Spolehlivost spínacích přístrojů nn LV switching apparatus reliability

Transkript

1 VŠB - Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra elektroenergetiky Spolehlivost spínacích přístrojů nn LV switching apparatus reliability 2010 Bc. Jakub Kopas

2

3 VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta elektroniky a informatiky Katedra elektroenergetiky Zadání diplomové práce Student: Studijní program: Studijní obor: Téma: Bc. Jakub Kopas N2649 Elektrotechnika 3907T001 Elektroenergetika Spolehlivost spínacích přístrojů nn LV switching apparatus reliability Zásady pro vypracování: 1. Definujte pojem spolehlivosti, a to se zaměřením na spínací přístroje nn - konkrétně stykače. 2. Realizujte výběr spolehlivostních parametrů a moţnosti jejich sledování. 3. Na vybraném stykači realizujte a ověřte zvolenou zkušební metodu. Definujte podmínky a poţadavky na objektivitu měření. 4.Provedte rozbor dosaţených výsledků a definujte poţadavky pro praktické pouţití. Seznam doporučené odborné literatury: Podle pokynů vedoucího diplomové práce Formální náleţitosti a rozsah diplomové práce stanoví pokyny pro vypracování zveřejněné na webových stránkách fakulty. Vedoucí diplomové práce: Ing. Zdenek Hytka, CSc. Datum zadání: Datum odevzdání: prof. Ing. Stanislav Rusek, CSc. vedoucí katedry prof. Ing. Ivo Vondrák, CSc. děkan fakulty

4 Prohlášení: Prohlašuji, ţe jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatně. Uvedl jsem všechny literární prameny a publikace, ze kterých jsem čerpal. Datum odevzdání: Podpis:

5 Poděkování: Rád bych poděkoval Ing. Zdeňku Hytkovi, CSc. za odborné rady při zpracování diplomové práce. Ing. Vladimíru Košíčkovi a Ing. Jiřímu Pleskačovi z ČEZ, Jaderné elektrárny Dukovany za poskytnutí stykačů a materiálů pro zpracování diplomové práce.

6 Klíčová slova Spolehlivost, diagnostika, metody diagnostiky, stykač, pouţití stykačů, objektivita, jakost Abstrakt Diplomová práce se zabývá problematikou spolehlivosti spínacích přístrojů nn konkrétně stykačů a následné vytvoření metodiky a diagnostiky pro měření. V první části realizuji výběr spolehlivostních parametrů s moţností jejich vyuţití, kde je zmínka o stykačích a jejich typech. V druhé části se zabývám vlastním měřením stykačů, pouţitou metodou pro měření a její vyhodnocení. V poslední části jsou uvedena navrţená a pouţitá schémata měření s jejich vlastními popisy. Key words Reliability, diagnostics, diagnostic methods, contactor, use of contactors, objectivity, quality Abstract This diploma thesis deals with the safety of switchgears concretely the contactors and then the creation of methodology and diagnostics for measurement. In the first part I realize the selection of reliability parameters with the chance of their usage, where the contactors and the types of contactors are mentioned. In the second part I deal with the measurement of contactors, the method applied for measurement and its evaluation. In the last part there are mentioned the suggested and applied diagrams of measurement with their own descriptions.

7 Seznam použitých symbolů a zkratek Symbol Název Jednotka I Elektrický proud (A) I e Jmenovitý pracovní proud (A) I n Jmenovitý proud (A) I th Jmenovitý tepelný proud (A) P p Průměrný výkon (W) T Teplota ( C) U Elektrické napětí (V) U i Jmenovité izolační napětí (V) du Úbytek napětí (V) rh Relativní vlhkost (%) Ф Absolutní vlhkost (Kg m -3 ) CM Sledování stavu (Condition Monitiring) - EDU Jaderná elektrárna Dukovany - HT Pevné časové lhůty (Hard Time Limit) - OC Podle stavu (On Condition) -

8 Obsah Úvod Stykače Rozdělení stykačů dle pouţití Pojetí spolehlivosti Spolehlivost pojem, pojetí Definice jakosti Důleţitost spolehlivosti Metody na dosaţení spolehlivosti Měřítka spolehlivosti Obecné směrnice pro specifikace spolehlivosti Výrobní opatření působící na spolehlivost Proč je třeba získávat údaje o spolehlivosti Údaje o vlastní spolehlivosti výrobků Objektivita a diagnostika Objektivita - Filozofie Výzkum Technická diagnostika Technický rozvoj a diagnostika Úlohy a formy diagnostiky - základní pojmy Objekt diagnostiky Diagnóza technického stavu Testování v reálném čase Diagnostické podmínky Diagnostické prostředky Funkční vazby diagnostiky Diagnostika a racionalizace údrţby Klasický způsob údrţby Progresivní způsob údrţby Skladba progresivních programů údrţby Sestavování programu plánované údrţby Stanovení diagnostických intervalů... 42

9 Organizační otázky Ekonomické aspekty zavádění diagnostiky Spolehlivostní parametry při měření Parametry stykačů Výběr parametrů pro vlastní měření Parametry laboratoře pro měření Měření úbytků napětí na proudovodné dráze stykače a oteplení kontaktů Měření vlastních časů stykačů Teplota kontaktů a jejich vizuální kontrola Závěr Pouţitá literatura 7. Seznam příloh

10 Úvod V diplomové práci se zabývám problematikou spolehlivosti, určením jejích parametrů a následným vyhodnocením. Tento proces se zaobírá v elektroenergetice ve všech jejich odvětví. Ze všech moţných přístrojů, pouţívaných v energetice, jsem si vybral stykač, jako jeden z nejpouţívanějších částí silových obvodů, ale i pro jeho široké uplatnění. V první části mé diplomové práce se věnuji vlastním stykačům, jejich rozdělení, částečně jejich historií a moţnostmi pouţití. Dále se také zabývám problematikou spolehlivosti, a to teoriím spolehlivosti a moţnostmi jejího vyjádření. V další kapitole navazuji na problém spolehlivosti a určuji její metodiku měření a vyhodnocení. Zabývám se také objektivitou a technickou diagnostikou a jejím moţným způsobem měření na stykačích. Následně se věnuji vlastnímu měření a vyhodnocování naměřených hodnot. Pro dané měření jsem pouţil stykače z Jaderné elektrárny Dukovany, které věnovala společnost ČEZ. Naměřené průběhy s pouţitím přípravku na měření vlastních časů stykače jsou zdokumentovány v příloze. Diplomová práce byla zpracovávaná pro vytvoření ucelené představy o problematice spolehlivosti, následně s moţností zapracování do provozu. 1

11 1. Stykače Stykač je přístroj určený pro časté a převáţně krátkodobé spínání motorů a jiných spotřebičů. Stykač má stabilní jen jednu polohu, zpravidla polohu vypnutou. Do druhé polohy se kontakty převádějí strojním mechanismem a setrvávají v ní, jen pokud tento mechanismus působí. Jakmile přestane působit, kontakty vrátí do výchozí klidové polohy vypínací pruţina. Aby potřeba vratné síly byla co nejmenší, pouţívají se výhradně kontakty s čelním stykem. [1] Obrázek 1. Princip vačkového stykače Zapínací mechanismus stykače můţe být trojího druhu: vačkový, pneumatický nebo elektromagnetický. Uspořádání kontaktní soustavy vačkového stykače je na obr. 1. Pohyblivý kontakt je upevněn na jednom konci otočně uloţené dvojramenné páky, taţené trvale pruţinou do vypnuté polohy. Do zapnuté polohy se uvede otočením vačky, najíţdějící na kladku kontaktní páky. Tlakovzdušný pohon stykače podle obr. 2. tvoří válec, jehoţ píst je spojen pístní tyčí s kontaktní Obrázek 2. Stykač s tlakovzdušným ovládáním Obrázek 3. Elektromagnetický stykač pákou. Nad píst se zavede tlakový vzduch přívodním potrubím, ovládaným zapínacím ventilem, a píst se přesune do pracovní polohy. Uzavřeme-li přívod vzduchu, vzduch z prostoru nad pístem unikne výfukovým otvorem (umístěným ve ventilu) a pruţina vrátí píst i kontakty do vypnuté polohy. [1] 2

12 Nejrozšířenější je provedení stykače s pohonem elektromagnetickým, naznačené schematicky na obr. 3. Ovládací elektromagnet můţe být na stejnosměrný nebo střídavý proud a můţe být napájen z pomocného zdroje nebo přímo ze sítě, k níţ stykač připojuje spotřebič. Elektromagnetický stykač je vlastně relé, neboť pomocí malého proudu (malé energie) jím můţeme na dálku zapínat a vypínat mnohonásobně větší proudy, tj. ovládat mohutný tok energie. Pomocný obvod se spíná buď válcovým nebo vačkovým spínačem, nebo tlačítkovým ovladačem. Na rozdíl od otočných ovladačů je při pouţití tlačítka stykač zapnut jen tak dlouho, pokud obsluha působí silou na knoflík tlačítka. Aby bylo moţné Obrázek 4. Schéma zapojení elektromagnetického stykače i krátkým impulsem provést dlouhodobé zapnutí stykače, je nutné pouţít dvojice tlačítek. Jedno tlačítko (s činnými kontakty) slouţí jako zapínací, druhé (s klidovými kontakty) jako vypínací. Současně musí mít stykač vestavěn jeden pár činných pomocných kontaktů, které kopírují činnost hlavních kontaktů stykače. Názorné schéma zapojení takového ovládacího obvodu, napájeného z hlavní sítě, je na obr. 4. Stlačením zapínacího tlačítka se zavede proud do cívky elektromagnetu a zapnou se současně kontakty hlavní i pomocné. Pomocný kontakt přemostí zapínací tlačítko, takţe i při krátkém impulsu přes zapínací tlačítko zůstane stykač trvale zapnut. Pomocný kontakt koná funkci samodrţného kontaktu. Druhým, vypínacím tlačítkem, které je spojeno do série se samodrţným kontaktem a obvod trvale propojuje, se opět i krátkým impulsem stykač vypne. Po přerušení proudu ve vinutí elektromagnetu kotva působením vypínací pruţiny odpadne a vrátí hlavní i pomocný kontakt do vypnuté polohy. [1] Stykače mívají nejen jeden, ale více párů pomocných kontaktů, které při funkci stykače propojují nebo rozpojují pomocné obvody ovládací, signalizační, blokovací apod. Nejčastěji bývají stykače vybaveny dvěma páry pomocných kontaktů zapínacích a dvěma páry kontaktů vypínacích pro celkem 4 ovládací obvody. Pomocné kontakty jsou podobně jako hlavní kontakty s čelním stykem, obvykle můstkové. Stykač je určen pro časté, ale spíše krátkodobé spínání provozních proudů. Počet spínacích cyklů za hodinu můţe dosahovat i čísla S rostoucí hustotou spínání se zpravidla doba zapnutí zkracuje a naopak. Proto jsou na konstrukci stykače z hlediska ţivotnosti, která bývá aţ několik miliónů cyklů, kladeny velké poţadavky. Následkem toho není principiálně správné (i kdyţ se tornu nelze někdy vyhnout) pouţívat stykač v takových místech, kde bude spínat jen občas a kde bude doba zapnutí velmi dlouhá. Je to také záleţitost spotřeby energie ovládací cívkou. [1] Protoţe stykače spínají převáţně motorové obvody, musí být schopny zvládnout i menší nadproudy. Podle ČSN jsou ve střídavých obvodech nn největší zapínací proudy stykačů v rozmezí (6 aţ 12)násobku a největší vypínací v rozmezí (6 aţ 10)násobku jmenovitého proudu. 3

13 Ve stejnosměrných obvodech se pohybují zapínací i vypínací proudy v rozmezí (2,5 aţ 5)násobku jmenovitého proudu. Stykače se někdy doplňují časově závislou tepelnou spouští a pak vykonávají současně funkci jističe, ovšem jen do nadproudů uvedených dříve. Pro vypínání zkratu nelze stykače pouţívat, neboť nejsou z hlediska kontaktní soustavy ani zhášedla pro taková namáhání dimenzována. Zkrat v obvodu musí vypnout pojistka zařazená se stykačem do série, popř. jistič. Kromě jmenovitého proudu se u stykačů setkáváme s pojmem pracovní proud. Pracovní proud se rovná nebo je menší neţ jmenovitý proud a jeho velikost určuje výrobce. Příčinou této zvláštnosti, vyskytující se jen u stykačů, je velikost rozběhového proudu elektrických strojů, která je několikanásobkem proudu jmenovitého. Při jejich častějším spínání neţ asi 1 krát za minutu by mohlo oteplení stykače zapínacím proudem přesáhnout (dovolené) oteplení jmenovitým proudem. Aby k tomu nedošlo, zmenšuje se v závislosti na hustotě spínání pracovní proud více či méně pod hodnotu jmenovitého proudu. Stykač se při takovém provozu smí pouţit jen pro spínání motorů, jejichţ jmenovitý proud není větší neţ odpovídající pracovní proud. [1] Podle konstrukčního provedení lze stykače rozčlenit na stykače pákové a stykače suvné. Schéma konstrukčního uspořádání kontaktního mechanismu stykače pákového provedení je na obr. 1 aţ 3. Je univerzální, neboť se hodí pro všechny tři moţné způsoby ovládání a pro stykače na proud střídavý i stejnosměrný. Menší přístroje bývají montovány na izolační desce, větší na ocelovém rámu. Obrázek 5. Trojpólový stykač nn se souměrným uspořádáním pólů Pevný kontakt je spojen s horní přívodní svorkou. Kontakty jsou uvnitř odnímatelné zhášecí komory. Přístroj je vícepólový. U elektromagnetických stykačů lze rozlišit podle vzájemného uspořádání jednotlivých pólů a společného ovládacího elektromagnetu provedení souměrné nebo nesouměrné. Při souměrném uspořádání je elektromagnet umístěn v ose desky nebo rámu a póly jsou rozloţeny souměrně před nebo spíše nad elektromagnetem. Všechny póly jsou ovládány společným třmenem s izolačním oddělením proudovodných částí a kotvy magnetu. Nesouměrné uspořádání má elektromagnet na jedné straně kontaktního ústrojí, které je ovládáno přímo pomocí izolovaného čtyřhranného hřídele. Toto uspořádání je vhodné pro stavebnicové řešení konstrukce. Místo rámu bývají jednotlivé póly tvořící samostatné celky, neseny spolu s ovládacím elektromagnetem jednou nebo dvěma oţehlenými tyčemi. [1] 4

14 Pákové stykače mívají nejčastěji měděné, palcové kontakty. Aby byl vzhledem ke korozívnosti mědi zajištěn dobrý styk, bývá páka pohyblivého kontaktu opatřena kloubem, který umoţňuje vzájemné smyknutí kontaktů po sobě, a tím porušení korozní vrstvy. Zhášecí komory bývají kovové, někdy izolační štěrbinové, popř. roštové. Pákové provedení se pouţívá pro stykače na střídavý proud a větší jmenovité proudy a pro stykače na stejnosměrný proud. Zatímco střídavé stykače se staví výlučně jako trojpólově, stejnosměrné bývají dvoupólové (pro přerušení kaţdé větve), čímţ se účinně zvětšuje délka oblouku. Zhášecí komory při souměrném provedení bývají umístěny po obou stranách elektromagnetu. Stejnosměrné stykače mají vţdy vyfukovací cívku. [1] Obrázek 6. Nesouměrný trojpólový stykač nn Stykače se suvným pohybem kontaktní soustavy jsou provedeny tak, ţe vypnutí nastane (obr. 7) podobně jako u pákových soustav působením (zpravidla dvou) vypínacích pruţin. Je-li zajištěno dobré Obrázek 7. Principiální uspořádání suvného stykače vedení kotvy, můţe přístroj pracovat i v jiné neţ svislé poloze. Pohyblivé kontakty jsou v tomto případě vţdy můstkové s dvojnásobným přerušením v kaţdém pólu. Materiál kontaktu je buď čisté stříbro, nebo soustava s velkým obsahem stříbra. Můstky jsou pomocí táhla nebo pákového mechanismu spojeny přes izolační mezičlen s kotvou elektromagnetu. Následkem můstkového uspořádání odpadají ohebné přívody, choulostivý článek z hlediska velké hustoty spínání a velké ţivotnosti. Přes dvojí přerušení bývá celková délka oblouku poměrně krátká, takţe suvné provedeni stykače je málo vhodné pro stejnosměrný proud. [1] Suvné stykače vznikly později neţ stykače pákové. Staví se pro menší jmenovité proudy, nejsou vhodné pro vypínání stejnosměrného proudu a přesto se jich dnes co do počtu kusů vyrábí mnohem 5

15 více neţ stykačů pákových. Jejich konstrukci si vynutila potřeba velkého počtu spínačů pro ovládání střídavých elektromotorů. Počet pouţívaných motorů roste s jejich zmenšujícím se výkonem. Tak bylo upuštěno od poţadavku, aby stykače byly schopny vypínat i stejnosměrný proud. Bylo vytvořeno provedení jen pro proud střídavý, ale jednoduché, levné a s velkou ţivotností, vhodné pro velkosériovou výrobu. Proto bylo nutné z přístroje odstranit nebo alespoň omezit na minimum čepy, loţiska, ohebné přívody a z jejich výroby drahé třískové obráběni. Místo toho bylo nutné uplatnit v nejširší míře výlisky jak z kovů, tak z izolantu, omezit počet dílců, dosáhnout jednoduché montáţe, a tím jednak zmenšit podíl ručních prací ve výrobě, jednak dosáhnout snadné vyměnitelnosti opotřebených dílců v provozu. Suvné stykače zásadně nepouţívají vyfukovací cívky. Musí stačit magnetické pole hlubšího záhybu proudové dráhy spolu s jednoduchou komůrkou na kaţdém přerušení, v níţ rošt z ocelového plechu pomáhá vtáhnout a udrţet oblouk v komoře. Jako suvné se stavějí dnes stykače aţ asi do jmenovitého proudu 200 A." [1] Rozdělení stykačů dle použití Stykače rozdělujeme na elektromagnetické, pneumatické a vačkové. Dále dle zhášení oblouku na vzduchové, olejové a vakuové. Další dělení dle pouţití: - AC1 bezindukční zátěţ nebo zátěţ s malou indukčností - AC2 spouštění krouţkových motorů, brzdění rekuperací (protiproudem) - AC3 spouštění motorů s kotvou nakrátko, vypínání motorů za chodu - AC4 spouštění motorů s kotvou nakrátko, častá reverzace chodu [12] 6

16 2. Pojetí spolehlivosti Spolehlivost pojem, pojetí Chceme-li mít moţnost hodnotit a srovnávat spolehlivost systémů, musíme především definovat veličiny, které se budou měřit. Spolehlivost jako taková totiţ není sama o sobě kvantifikovatelná - spolehlivost obecná vlastnost objektu, spočívající ve schopnosti plnit poţadované funkce při zachování hodnot stanovených provozních ukazatelů v daných mezích a v čase podle stanovených technických podmínek". Definice spolehlivosti podle společnosti EIA je uznávaná většinou odborníků na světě a můţeme ji tedy povaţovat za obecně uznávanou. V ČR se definice spolehlivosti uvádí v ČSN Společnost EIA - Electronic Industries Alliance (Sdruţení elektronického průmyslu) definuje spolehlivost takto: Spolehlivost je pravděpodobnost, ţe činnost zařízení bude během určené doby a v daných provozních podmínkách přiměřená účelu zařízení". - Spolehlivost - je komplexní vlastnost, která můţe zahrnovat např. bezporuchovost, ţivotnost, udrţovatelnost a skladovatelnost, buď jednotlivě nebo v kombinací - Technickými podmínkami - se rozumí souhrn specifikací technických vlastností, předepsaných pro poţadovanou funkci objektu, dále způsoby jeho provozu, skladování, přepravy, údrţby a opravy - Provozní ukazatele - jsou ukazatele produktivity, rychlosti, spotřeby elektrické energie, paliva, apod V současné době se zavádí komplexnější pojetí spolehlivosti: Spolehlivostí rozumíme jisté vlastnosti výrobku, které zaručují splnění poţadavků kladených na jeho řádnou činnost za daných pracovních podmínek. Jde tu zejména o provoz bez poruch, opravitelnost, udrţovatelnost, skladovatelnost apod. Kvantitativně se spolehlivost určuje různými číselnými charakteristikami. [2] Všimněme si, ţe v definici jsou zdůrazněny čtyři základní pojmy: 1. pravděpodobnost 2. přiměřená činnost 3. doba 4. provozní podmínky Tito čtyři činitelé jsou velmi důleţití a kaţdý z nich hraje důleţitou roli 1. Pravděpodobnost - první základní pojem z definice spolehlivosti, má kvantitativní charakter, neboť je vyjádřena jako číslo (zlomek nebo procento). Pravděpodobnost udává podíl součtu 7

17 případů, v nichţ můţeme očekávat při pokusu nějakou událost, k celkovému počtu pokusů. Tak např. tvrzení pravděpodobnost P, ţe zařízení snese 50 hodin činnosti bez poruchy, se rovná 0,65 nebo 65 %)" znamená, ţe pouze v 65 ze 100 případů můţeme očekávat, ţe nedojde během 50 hodin činnosti k ţádné poruše. 2. Přiměřená činnost - je druhý základní pojem z definice spolehlivosti, který jiţ svým názvem ukazuje, ţe musí být stanoveno kritérium jasně specifikující, popisující nebo definující, co je povaţováno za uspokojivou činnost. Představme si např., ţe se porouchá jedna ze zapalovacích svíček osmiválcového automobilového motoru; motor můţe v tomto případě klepat, avšak bude dále fungovat. Činnost zde můţeme povaţovat za přiměřenou, dojede-li automobil v předepsané době na místo určení. Kdyţ se však zcela porouchá motor, nebo kdyţ jen sotva funguje, potom nesporně nemůţeme povaţovat tento stav za přiměřenou činnost. 3. Doba - je jedním z nejdůleţitějších pojmů, neboť vyjadřuje časový interval, v kterém můţeme očekávat určitý funkční stav. Časové závislosti jsou základní koncepcí spolehlivosti; bez znalosti pravděpodobnosti bezporuchové činnosti v daném čase totiţ nemůţeme určit pravděpodobnost úspěšného splnění úkolu, jehoţ trvání je vymezeno. 4. Provozní podmínky - které předpokládáme pro uvaţované zařízení, jsou čtvrtým zásadním pojmem z definice spolehlivosti. Zahrnujeme sem mimo jiné takové typické činitele, jako je teplota, vlhkost, nárazy a chvění. Zkušenosti potvrzují, ţe kaţdý z těchto činitelů má určitý vliv na činnost zařízení. Je tedy nutné zahrnout je do specifikací spolehlivosti. V opačném případě by totiţ byla definice spolehlivosti relativně bezvýznamná. [2] Definice jakosti Jakost výrobku je stupeň upotřebitelnosti výrobku k plnění určeného úkolu a souladu jeho provedení s normami, neboli jakost výrobku je dána souhrnem vlastností, zejména funkčních vlastností, vzhledu, spolehlivosti a ţivotnosti, jestliţe předpokládáme jeho pouţívání k funkci, pro kterou je určen, při stanovených podmínkách. Stanovení vlastností výrobku musí vycházet ze současného vývoje techniky a dbát na národohospodářské poţadavky. [2] Ve specifikacích jakosti výrobku zpravidla neuvaţujeme časové závislosti, jak je tomu běţně ve specifikacích na spolehlivost. Specifikace jakosti většinou obsahují technické podmínky kladené na výrobek nebo obsahují popis zkoušek, při kterých musí výrobek obstát, bez uvaţování časových závislostí. V elektronickém průmyslu je mnoho různých norem, určujících technické podmínky výrobku a třídících vady výrobku z hlediska jakosti. Jakost je relativním měřítkem, neboť je určena normami a dohodami pro daný výrobek. Vady se zpravidla rozdělují: - Hrubé - Podstatné - Nepodstatné Tohoto třídění se pouţívá pro různé kategorie vad, jako jsou vady pájení, vady zapojení, vzhledové vady apod. Zkušenost ukázala, ţe dobrá jakost je podstatnou sloţkou vysoké spolehlivosti, 8

18 neboť špatné provedení můţe zkrátit dobu ţivota výrobku a mít tak nepříznivý vliv na jeho spolehlivost. [2] Důležitost spolehlivosti Důleţitostí se rozumí významnost daného zařízení z hlediska dopadu jeho výpadku. Zda při jeho výpadku bude mít vliv jen na osud jednotlivce nebo výpadek této součásti vyřadí část nebo celek ovládané soustavy. Dnešní přístroje se skládají z několika drobných součástí vytvářející celek jednoho dílu. Porucha jediné z těchto součástí můţe mít - a v četných případech také má - nepříznivý vliv na celek přístroje. U sloţitých zařízení, která mají být velmi spolehlivá, musí tedy vykazovat jejich jednotlivé součásti vysoký stupeň spolehlivosti. Důleţitost zařízení tedy nesouvisí se samotnou spolehlivostí zařízení, ale závisí výhradně na jeho umístění v soustavě Metody na dosažení spolehlivosti Základní metodou na dosaţení spolehlivosti výrobků je dokonalá konstrukce. V některých případech je tato cesta snadná, kdeţto v jiných je nesmírně obtíţná. Při navrhování inovací stávajících výrobků se konstruktér opírá o mnoţství údajů z původního přístroje a dosavadní znalosti jen zdokonaluje. Naopak při konstrukci nového výrobku se potýká s celou řadou omezení. Mezi omezení náleţí cena, váha, objem a prostorové uspořádání. Kromě toho podléhají poţadavky na konstrukci neustálým změnám a údaje o spolehlivosti pouţitých dílčích celků a součástí nejsou vţdy dostupné. Konstruktér se tu proto musí uchylovat k zvláštním postupům a k zdlouhavým zkouškám, aby dosáhl poţadovaného stupně spolehlivosti při uloţených omezeních. [2] Jeden z úspěšně pouţívaných postupů je metoda předpovědi spolehlivosti. Jde tu o syntézu vlivů spolehlivosti různých dílů a součástí, obsaţených ve vyvíjeném zařízení, a o výpočet celkové spolehlivosti, opírající se o určité statistické metody. Hlavní výhoda předpovědi spolehlivosti spočívá v tom, ţe konstruktér získá jasný odhad dosaţitelné spolehlivosti. Rovněţ můţe zjistit ty součásti nebo konstrukční prvky, které nepříznivě působí na spolehlivost, a můţe pak rozhodnout, zda je třeba pouţívat zálohování či jiné metody pro zvýšení spolehlivosti. Při zálohování dosazujeme více neţ jeden prvek pro zajištění lepší spolehlivosti. Porouchá-li se jeden prvek, nastupuje na jeho místo další. V elektronickém zařízení můţeme pouţít paralelních odporů, takţe při spálení jednoho odporu přebírá zátěţ druhý. Zálohování je dobrá metoda, které můţe konstruktér pouţívat. Je ovšem třeba, aby pečlivě uváţil všechny důsledky a zaručil, ţe zbývající neporušený prvek bude schopen zajistit správnou činnost a ţe nedojde k neţádoucím účinkům na jiné prvky zařízení, které by vyvolaly další potíţe. [2] Jiná metoda zálohování pouţívá přepínání. Porouchá-li se původní prvek, přepne se na jeho místo záloţní. Jiný způsob zajišťování spolehlivosti zařízení jsou mezní zkoušky. Předepisuje je konstruktér jakoţto metodu předpovědi pravděpodobnosti blíţících se poruch. U elektronického 9

19 zařízení mohou mezní zkoušky spočívat ve zjištění chování určitých součástí při napájení nejvyšším přípustným napětím. Tímto způsobem lze vyloučit opotřebené součásti a nahradit je dříve, neţ se u nich projeví skutečná porucha. [2] Při zajišťování vysoké spolehlivosti je rovněţ třeba uvaţovat udrţovatelnost. Mohou-li se rychle vyměňovat a nahrazovat díly zařízení, můţeme rychle opravit poruchu nahrazením vadné součásti nebo dílčího celku zařízení dobrým náhradním dílem. Můţe-li být taková náhrada provedena rychle, je zařízení dobře opravitelné a jeho pohotovost je vysoká. Promyšlená konstrukce umoţňuje rychlou výměnu součástí a zaručuje tak nejkratší dobu prostoje při poruše. To znamená, ţe elektrické a mechanické tolerance jsou dostatečně široké, ţe zařízení bude pokračovat v činnosti po nahrazení součásti bez rozsáhlého nastavování a seřizování. Dále je třeba, aby se součásti daly vyměňovat rychle a bez demontáţe okolních dílů. [2] Zabudovaná zkušební zařízení jsou další účinnou metodou zajišťování spolehlivosti. U elektronických zařízení se zpravidla pouţívá zkoušecích obvodů, umoţňujících jednoduše zjistit stisknutím tlačítka, zda určitý díl pracuje či nepracuje. Prostým stisknutím tlačítka a pouhým pohledem na patřičnou kontrolní ţárovku se tak rychle dozvíme o správné činnosti určitého obvodu. [2] Jinou metodou pro dosaţení vysoké spolehlivosti je tzv. zahořování. Zařízení obecně prochází při svém pouţívání třemi samostatnými a zřetelnými obdobími. První, počáteční období se vyznačuje poměrně vysokou intenzitou poruch zařízení a tedy i zvýšeným výpadem způsobeným dětskými nemocemi" zařízení. V druhém období je zařízení v normálním provozu a zkušenosti ukazují, ţe intenzita poruch je tu konstantní. Toto období se proto rovněţ označuje jako období konstantní intenzity poruch. V třetím období se jiţ projevuje opotřebení součástí, které způsobuje rychlý vzrůst četnosti a intenzity poruch. Rychlý vzrůst těchto charakteristik spolehlivosti je tak známkou, ţe zařízení zestárlo nebo se opotřebovalo. Obrázek 8. Vanová charakteristika 10

20 Zahořování pouţíváme v počátečním období. Je to postup urychlující ukončení počátečního období tím, ţe výrobek necháváme v provozu, je-li třeba ve dne v noci, dokud se neprojeví všechny počáteční poruchy a nejsou odstraněny. Po zahoření předpokládáme, ţe je výrobek v druhém období, v období normálního provozu, v němţ vykazuje konstantní intenzitu poruch a poměrně lepší spolehlivost. [2] Zkoušení na zničení je jiná metoda vylučování moţných poruch. Vycházíme tu z předpokladu, ţe se součást vystavená nadměrnému zatíţení předčasně porouchá. A naopak, přeţije-li součást tuto zkoušku, povaţuje se za velmi spolehlivou v méně přísných podmínkách skutečného provozu. Tato metoda se jeví jako vynikající a pravděpodobně velmi účinná pro staticky namáhané součásti. Tato metoda má však naopak pro dynamická namáhání, jako je působení opakovaného zatíţení nebo chvění, pochybnou cenu, nejsou-li při zkoušce napodobeny skutečné podmínky. To platí zejména pro elektronické obvody, neboť zde poruchy nejsou vţdy způsobeny zvýšeným napětím nebo jiným krajním zatíţením a přesné napodobení je proto obtíţné. Mnoho poruch součástí je totiţ důsledkem jejich nevhodného pouţití a neslučitelnosti s navazujícími obvody. Pro dynamicky namáhané součásti je proto účinnost zkoušení na zničení pochybná. [2] Jiný postup pro zajištění spolehlivosti, stanovený běţně v předpisech spolehlivosti, je vybírání součástí podle zvláštních zkoušek. Je to nákladná metoda a přitom není tak účinná, jak by se mohlo zdát. Pro většinu součástí zde provádíme stoprocentní zkoušení za mimořádných okolních podmínek. Tyto podmínky zpravidla předpisují střídání nízké a vysoké teploty, vlhkosti i vystavení součásti chvění a nárazům. Předpokládá se, ţe součásti, které přečkaly takové zkoušky, budou v konečném výrobku spolehlivě pracovat. [2] Měřítka spolehlivosti Číselné vyjádření spolehlivosti je bezvýznamné, není-li provázeno výčtem podstatných fyzikálních podmínek a popisem prostředí, při nichţ se zjišťovala spolehlivost. Spolehlivost výrobku totiţ musí být udána ve vztahu k jeho provozním podmínkám, neboť při jejich změně se mění i číselné charakteristiky vyjadřující spolehlivost. [2] Nejobvyklejší číselné charakteristiky spolehlivosti jsou intenzita poruch λ, pravděpodobnost bezporuchového provozu P T a střední doba mezi poruchami T stř. Intenzita poruch se zpravidla vyjadřuje v poruchách na jednu hodinu, 100 h, 1000 h, nebo v procentech poruch na 1000 h. Pravděpodobnost bezporuchového provozu je vyjádřena jako desetinný zlomek nebo procento a udává pravděpodobnost nebo očekávaný relativní počet výrobků, které budou správně pracovat během daného časového intervalu. - F T Pravděpodobnost poruchy (1) 11

21 Střední doba mezi poruchami se vyjadřuje v hodinách. Čím větší je střední doba mezi poruchami, tím větší je spolehlivost. Jak jiţ naznačuje název, střední doba mezi poruchami je poměr úhrnné doby zkoušky zařízení k celkovému počtu poruch. - N P - Počet poruch příslušného typu - τ i Doba poruchy příslušného prvku Intenzita poruch je převrácená hodnota střední doby mezi poruchami. Čím menší je číselná hodnota intenzity poruch, tím větší je tedy spolehlivost. [2] - N počet poruch (-) - Z počet prvků příslušného typu přístroje (-) - X délka sledovaného období (h) (2) (3) Obecné směrnice pro specifikace spolehlivosti Dobré specifikace spolehlivosti musí obsahovat metody pro zjištění, ţe ţádané spolehlivosti bylo skutečně dosaţeno. Bylo napsáno mnoho specifikací, které jsou zcela všeobecné a postrádají podrobnosti, nezbytné k tomu, aby se mohlo vyhovět poţadavkům na spolehlivost. Účelné specifikace spolehlivosti mají, povšechně vzato, vymezit způsoby měření, hodnocení, zlepšení a předpovídání spolehlivosti. Kaţdá specifikace má pro kaţdý bod stanovit účel, místo, metody, potřebné přístroje, okolnosti a postupy. Podrobnosti kaţdé specifikace v podstatě závisí na charakteristikách posuzovaného zařízení a na jejich důleţitosti pro určení spolehlivosti. [2] V následujících bodech jsou krátce shrnuty nejdůleţitější směrnice dobrých specifikací spolehlivosti: a) Definice zařízení nebo soustavy. b) Informace o stáří soustavy, výrobním stadiu a obměnách. c) Kritéria uspokojivé činnosti. d) Podklady pro časové výpočty. e) Popis provozních podmínek. f) Popis podmínek údrţby. g) Definice selhání a poruchy. h) Definice provedení výběrů a výpočtů. i) Jiné úvahy. 12

22 2. 7. Výrobní opatření působící na spolehlivost Je mnoho výrobních opatření, která mají vliv na spolehlivost výrobků. Nejdůleţitější z nich je kontrola jakosti, která se uplatňuje v různých oblastech, jako je hodnocení provedení, výrobních postupů, materiálů, skladování i výdeje součástí a materiálů, hodnocení změn konstrukce a odchylek, dále při kontrole a zkoušení výrobků a materiálů a v mnoha dalších oblastech. Jak vidíme, výčet působnosti kontroly jakosti je rozsáhlý. Je však třeba si uvědomit, ţe poslání kontroly jakosti spočívá, jak jiţ naznačuje její název, pouze ve vyhodnocování nebo kontrolování. Kontrola jakosti se např. zabývá vyhodnocením efektivnosti nějakého výrobního postupu, jako je třeba pokovování; avšak skutečné rozhodování a postupu pokovování nebo jeho rozplánování a další vývoj je zpravidla úkolem provozního inţenýra. V popředí zájmu kontroly jakosti je u výrobku provedení. Neodpovídá-li totiţ provedení stanoveným poţadavkům, můţe mít nepříznivý vliv na spolehlivost výrobku. [2] Známe dvě základní metody, jichţ lze pouţívat k zajištění dobrého provedení výrobků. První z nich je zavedení dobrých výrobních metod a postupů. Druhá metoda je pečlivá kontrola výrobků. Kontrolovat se můţe v různých fázích výrobního postupu; takovou kontrolu označujeme jako mezioperační. Kontroluje-li se hotový výrobek, jde o tzv. výstupní kontrolu. Nejlepší metodou kontroly jakosti je kontrola výrobního postupu. Tato metoda je nejekonomičtější. Kontroloři tu vynášejí svá zjištění do regulačních diagramů, které ukazují, zda je výrobní postup v povoleném rozmezí, nebo zda z něho vybočil, zda je zapotřebí seřídit určitý výrobní stroj apod. Je vţdy lepší kontrolovat výrobní postup přímo během výroby neţ aţ po dokončení celé dávky výrobků. Kontrola po ukončení výroby bývá proto povaţována za zbytečné vydání. Většina výrobních postupů závisí na lidech a na strojích, u kterých nelze pochopitelně zaručit neomylnost. Kontrola je proto nezbytnou nutností pro zajištění výroby dobrých výrobků. [2] V kaţdém případě (bez ohledu na to, zda je dobré provedení výsledkem dobré výrobní metody, účinné kontroly, nebo jak metody, tak i kontroly) má kontrola jakosti nejdůleţitější úlohu při zaručování, ţe výrobek skutečně odpovídá stanoveným jakostním normám. [2] Na spolehlivost výrobku dále působí volba, skladování a jakost pouţitých materiálů i součástí. Předepíše-li konstruktér nedopatřením nevhodnou dvojici různých materiálů pro stýkající se součásti, můţe dojít ke korozi. Při dobře prováděné kontrole jakosti se pravděpodobně zjistí včas tento nedostatek a můţe být napraven. Skryté vady jsou totiţ zpravidla způsobeny nesprávným pouţitím materiálů nebo špatným zacházením s nimi. Nevhodné skladování materiálu můţe mít za následek jeho pokaţení, které se pravděpodobně projeví v malé spolehlivosti vyráběného zařízení. Nesprávným zacházením na montáţní lince nebo na jiných místech se mohou součástky poškodit. Kaţdé poškození, i sebenepatrnější, můţe mít nepříznivý vliv na spolehlivost. [2] Kontrola jakosti má své důleţité místo rovněţ v poloprovozní výrobě a při ověřování nových konstrukcí výrobků. Je dobře známo, ţe nový výrobek prodělá několik konstrukčních změn, neţ se zařadí do běţné výroby. V některých případech, ať jiţ způsobených potřebou rychlé dodávky nových výrobků, nebo nedostatečnou obezřetností, napíše konstruktér specifikace nového výrobku podle neúplných nebo nedostatečných údajů. Dostanou-li se takové specifikace beze změn do výroby, buď se podle nich nedá vůbec vyrábět, nebo se v továrně musí udělat drahá přizpůsobení nebo výběr 13

23 součástí pro montáţ. Montáţ z vybraných součástí je velmi nákladná a neţádoucí, neboť se musí pečlivě vybírat k sobě se hodící součásti, aby se z nich dal sestavit spolehlivý výrobek. V poloprovozní výrobě se ještě mohou zavádět konstrukční změny podle objektivních zjištění, a právě proto v poloprovozní výrobě můţe kontrolor ovládající statistické metody vykonat největší kus práce. Kontrolor tu sbírá údaje pro analýzu výrobních postupů. Podle statistické analýzy pak rozhodne, zda je, či zda není výrobní postup v souladu se specifikacemi. Závěry z kontroly jakosti se dále posuzují z hlediska spolehlivosti a výroby. Tak se dochází ke konečnému rozhodnutí, zda se musí výrobek překonstruovat, či zda se pozmění specifikace nebo výrobní postup. Kontrola jakosti vystupuje ještě v mnoha jiných směrech, které se podílejí na zlepšení spolehlivosti výrobků. Oddělení kontroly jakosti zkoumá odchylky od předepsaných specifikací a má právo neschválit výrobu při zhoršení jakosti nebo spolehlivosti. Toto oddělení provádí rovněţ výběrové zkoušky spolehlivosti, nebo na ně dohlíţí. Shromaţďují se tu údaje o zkouškách a informace o poruchách a analyzují se, nebo se informace předávají odborníkovi na spolehlivost, aby podle nich určil potřebné konstrukční úpravy. Oddělení kontroly jakosti obecně zodpovídá za zajištění účinné soustavy hlášení poruch, která zaručuje spolehlivé údaje o poruchách a včasná nápravná opatření. [2] Proč je třeba získávat údaje o spolehlivosti Podle shromáţděných údajů o spolehlivosti můţeme především předpovědět nebo vypočítat charakteristiky spolehlivosti výrobku, který bude pracovat za stejných podmínek, z nichţ byly získány údaje. Proto je důleţité, aby údaje co moţná nejpřesněji odpovídaly skutečnosti, neboť jen tak můţeme zaručit správnost výsledků z nich vypočítaných. Přesnost údajů je zvláště důleţitá pro předpověď charakteristik spolehlivosti, neboť metody předpovědí nám poskytují přinejlepším pouze dosti hrubý odhad pro očekávané hodnoty. Na správnosti údajů tedy závisí správnost odhadů charakteristik spolehlivosti. Dalším důvodem pro shromaţďování údajů o spolehlivosti je zdokonalování výroby. Ze zpracovaných údajů se zpravidla vyvozuje řada závěrů, které se pak předávají zúčastněným pracovníkům nebo oddělením (jako např. konstruktérům, oddělením kontroly jakosti), aby se mohla učinit potřebná opatření ke zdokonalení výrobku ať jiţ ve výzkumu, vývoji, nebo přímo ve výrobě. [2] Laboratorní zkoušky spolehlivosti a jejich vyhodnocení ukazují konstruktérovi činitele, jeţ mají nepříznivý vliv na spolehlivost výrobku a jeţ musí konstruktér odstranit. Ve výrobě získáme ze zkoušek náhodně vybraných vzorků informaci o spolehlivosti produkovaných výrobků. Zkoušky rovněţ ukazují na příčiny kolísání spolehlivosti výrobků. [2] Údaje o vlastní spolehlivosti výrobků Vlastní spolehlivost zařízení můţeme předpovídat s určitým stupněm záruky, vycházíme-li z dříve získaných údajů. Předpokládáme tu, ţe údaje, pouţívané pro předpověď spolehlivosti, pocházejí z hodnověrných zdrojů. Musí být přesně stanoveny metody, postupy a zkušební podmínky 14

24 pro získání těchto údajů, aby byla zajištěna jejich objektivnost. Konstruktér můţe pokládat takové údaje za přesné a zaručené a můţe podle nich vyhodnotit svůj projekt. Mimoto můţe konstruktér zodpovědněji vybrat součásti a stanovit jejich zapojení, zná-li obecné podmínky, za kterých byly získány potřebné údaje. Dalším nezbytným poţadavkem pro zaručení spolehlivosti údajů je obsazení zkušebny vhodnými pracovníky, dobře obeznámenými s vlastním postupem zkoušek a schopnými určit příčinu poruch podle předem stanovených kritérií. Tito pracovníci musí rovněţ umět rozlišit různé typy poruch a určit jejich skutečnou příčinu. Mimoto nesmějí při zaznamenávání údajů zaměňovat nezávislé (primární) poruchy se závislými poruchami, které jsou následkem jiné poruchy. Schopnost rozlišovat příčiny poruch je jedním ze základních poţadavků, kladených na osazenstvo zkušebny. Jen při zaručení těchto podmínek lze získat skutečně dobré informace. [2] 15

25 3. Objektivita a diagnostika Objektivita - Filozofie Objektivita (z lat. obiectum, předmět) je kvalita či rys takového poznávání nebo popisu, které se snaţí co nejvíce přiblíţit svému předmětu, a tedy co nejvíce omezit vliv poznávající osoby. Je ţádoucí právě proto, ţe nezávisí na osobách, a je tedy platný, pouţitelný a přijatelný pro kaţdého. Problém je ovšem v tom, ţe nemáme ţádné měřítko, kterým bychom objektivitu mohli zjišťovat a měřit. Poznání je vţdy zprostředkováno nějakým člověkem a není bez předpokladů. Poznávající musí mít celou řadu znalostí a zkušeností, které poznání umoţňují, ale zároveň se na něm podílejí, a tedy je nějak utvářejí. Další problém vzniká při formulaci poznaného v řeči: jazyk sám člověka nutí uţívat jistých kategorií. Tak člověk, který vidí letícího černého ptáka, vidí jedinou věc, musí ji však vyjádřit slovesem, podstatným a přídavným jménem. Pro popis barev máme k dispozici omezenou škálu výrazů a podobně. [15] K objektivitě se lze přiblíţit několika cestami: - člověk si má uvědomit své specifické předsudky a sklony a pokusit se na ně brát ohled - obsah poznávacího aktu se někdy dá velmi zjednodušit experimentálním uspořádáním, které lze přesně popsat a kde se od poznávajícího nechce nic víc, neţ aby odečetl hodnotu na nějakém měřicím přístroji; moţnost osobního vlivu či chyby se tak radikálně omezí - běţným prostředkem na podporu objektivity je kontrola druhou osobou Jakkoli objektivita zůstává ideálem kaţdého poznání a popisu, přece se nakonec musíme většinou spokojit se slabší kvalitou poznání intersubjektivního, které sice neplatí pro kaţdého, ale aspoň pro více osob. Cestou k němu je právě srovnání, konfrontace zkušeností různých lidí v co nejširší diskusi, jakou nabízejí např. odborné časopisy. O poznání, které v takové zkoušce obstojí, sice nemůţeme tvrdit, ţe by bylo objektivní, je to však nejlepší moţné přiblíţení, jaké máme k dispozici. [15] Výzkum Při kaţdém výzkumu by měla být zachována objektivita. Ta je dána: - mírou (stupněm) nezávislosti dané výzkumné metody na osobě uţivatele. Čím vyšší je její hodnota, tím více je zaručena jednoznačnost výsledků. Sniţuje se nebezpečí, ţe by badatel zkreslil fakta, aby získal ţádoucí výsledky - to se stává například při rozhovoru, - tím, ţe zkoumaná osoba nemá nebo má pouze minimální moţnost působit na výsledky ve výhodném nebo pro ni ţádoucím směru, - nezávislostí výsledků na osobách, které je analyzují a vyhodnocují. U objektivních testů se tedy musejí různí pozorovatelé dopátrat stejných výsledků 16

26 Na začátku kaţdé výzkumné práce je tedy nutné identifikovat moţné konflikty zájmů a eliminovat je. Objektivita výzkumu by jinak mohla být zpochybněna určitou vazbou výzkumných pracovníků např. na sponzory, klienty apod. [14] Kromě toho, ţe jednotlivé výzkumné metody musí být objektivní, měly by být zároveň standardní, spolehlivé, platné (validní), kvalitativně i kvantitativně interpretovatelné a úsporné. Jenom tak mohou přinášet nové poznatky a verifikovat je (tzn. ověřovat jejich pravdivost, tedy řešit otázku subjektu s objektivní realitou). Tím lze získat fakta, resp. ověřené poznatky. [14] Technická diagnostika Jedním z poţadavků, který přináší technický rozvoj našeho průmyslu, je potřeba výrazně zlepšit extenzívní a intenzívní vyuţití výrobních prostředků a zařízení. K tomu je nutno vytvářet technické, technologické a organizační podmínky a také zdokonalit metody údrţby. Tyto metody bývají někdy poplatné přehnanému prakticismu. Zásadní pokrok na tomto úseku je umoţněn teprve aplikací vybraných závěrů teorie spolehlivosti. Cílem moderní údrţby je zajistit provozní spolehlivost strojů a strojních zařízení, zvláště těch, které jsou technologicky nenahraditelné, velmi drahé, popřípadě tvoří úzký výrobní profil. [3] Z provozně opravárenského hlediska mají tedy velký význam nově se prosazující metody příbuzného charakteru, které tvoří obor technické diagnostiky. Diagnostiku definujeme jako obecnou nauku o zjišťování poruch. respektive celkového technického stavu zařízení. Pro praxi mají hlavní význam metody takzvané bezdemontáţní diagnostiky. Název dostatečně vysvětluje jejich poslání bez demontování a většinou i za chodu zařízení rozpoznávat místa ohroţená poruchou. [3] Zásadně rozlišujeme tři typy úloh pro určení stavu technického objektu: - vlastní technickou diagnostiku, která se zabývá zjišťováním technického stavu objektu v přítomnosti - technickou prognostiku zahrnující úlohy, které řeší problematiku předvídání technického stavu na určitý časový nebo jinak definovaný úsek ţivota objektu - technickou genetiku, zkoumající stav, ve kterém se objekt nacházel v určité době minulosti Úkoly technické genetiky vznikají např. při vyhodnocování havárií a jejich příčin, jestliţe se okamţitý stav objektu liší od toho, ve kterém se nacházel v okamţiku havárie. Tyto problémy se řeší určením moţných nebo pravděpodobných příčin vedoucích k současnému stavu objektu. Mezi úkoly technické prognostiky patří např. úlohy spojené s určením doby provozu objektu nebo s určením periodicity jeho pravidelných prohlídek a oprav. Řeší se cestou určení moţného nebo pravděpodobného vývoje stavu objektu, který začíná od současného času. Z těchto důvodů je znalost okamţitého stavu objektu diagnóza jak pro genezi, tak i pro prognózu potřebná. [3] Technická diagnostika zahrnuje a předpokládá řešení řady otázek viz obr. 9.: - analýzu konkrétních objektů 17

27 - analýzu a sestrojení odpovídajících matematických modelů - výzkum a sestrojení konkrétních diagnostických zařízení Obrázek 9. Vzájemná vazba základních aspektů technické diagnostiky 1. Aspekt technické diagnostiky - analýza konkrétních objektů diagnostiky - je spojen s rozpracováním metod měření a vlastním řešením těchto základních úloh: - prostudování normální činnosti objektu diagnostiky - určení prvků objektu z hlediska výskytu moţných poruch a určení vzájemných vazeb - určení moţných stavů objektu, tj. moţných kombinací poruch prvků - analýza technických moţností zjišťování příznaků, které charakterizují stav objektu - sběr a zpracování statistických materiálů, coţ umoţňuje určit rozloţení pravděpodobnosti moţných stavů objektu a také zákonitosti projevu poruch jeho jednotlivých prvků Všechny tyto úkoly předpokládají empirické sledování konkrétních objektů diagnostiky a diagnostických postupů. [3] 2. Aspekt technické diagnostiky - analýza a sestrojení odpovídajících matematických modelů - je spojen se sestavením matematických modelů objektů a diagnostických postupů a tvoří tyto úlohy: - rozpracování metod sestrojení diagnostických testů pro vyhledání porouchaných prvků - sestavení optimálních diagnostických programů, tj. sledů prověrek umoţňujících posoudit stav objektu metodou postupného vyhledávání. 18

28 3. Aspekt technické diagnostiky - výzkum a sestrojení konkrétních diagnostických zařízení, má tyto cíle: - popis existujících diagnostických zařízení - seznámení s principy jejich projektování - zhodnocení diagnostických zařízení z hlediska rychlosti operací, spolehlivosti, věrohodnosti diagnózy atd. - zhodnocení účelnosti a ekonomické efektivnosti navrţeného stupně automatizace diagnostického procesu Zatím se však často současné technické soustavy projektují bez uvaţování poţadavků diagnostiky. To se hlavně projevuje v tom, ţe není realizován potřebný informační subsystém. Je zřejmé, ţe automatizace diagnostických procesů vyţaduje speciální organizaci technických soustav, které umoţní rychlé a pohodlné připojení diagnostických zařízení. Proto má velký význam vypracování vědecky zdůvodněných doporučení, která jiţ v etapě projektování technické soustavy umoţní zvolit princip činnosti a organizaci soustavy tak, aby odpovídaly poţadavkům technické diagnostiky. Tak se vytváří nový objekt výzkumu - diagnostický systém. Je třeba zdůraznit, ţe přístup technické diagnostiky ke studiu tohoto nového objektu diagnostického systému - je v zásadě odlišný od přístupu ke studiu objektu diagnostiky. Jestliţe objekt diagnostiky představuje zájem pouze ze strany zákonitostí projevování a odhalování poruch, potom diagnostický systém studujeme s ohledem na zákonitosti jeho organizace a činnosti vzhledem ke kritériím hodnocení jeho efektivnosti. [3] Technický rozvoj a diagnostika Existence kteréhokoliv výrobku je charakterizována těmito etapami: - projekt - formování poţadavků na provozní vyuţití výrobku a návrh technického řešení - konstrukce - vypracování podkladů pro výrobu včetně jejich ověření na prototypu - výroba - vyrobení dílu a celého výrobku podle dokumentace včetně jeho uvedení do chodu - provoz - vyuţívání výrobku podle určení (podle technických podmínek) včetně jeho skladování nebo vyuţití jako zálohy Zatímco etapy projekce a konstrukce představují formulování poţadavků budoucího uţivatele a jejich promítnutí do konkrétního konstrukčního řešení, výroba a provoz představují skutečný ţivot výrobku. Přirozeným poţadavkem jak výrobce, tak zejména uţivatele je zabezpečit maximální provozní vyuţití výrobku, a tím dosáhnout jeho vysoké uţitné hodnoty. Toto vyuţití závisí zejména na vysoké provozní spolehlivosti výrobku a na optimální organizaci provozního vyuţití. Provozní spolehlivost je tvořena inherentní spolehlivostí výrobku, která je určena jeho konstrukčním řešením a plněním předepsaných funkcí, obvykle formulovaných v technických podmínkách výrobku. U některých výrobků přistupují ještě poţadavky na splnění zvláštních bezpečnostních předpisů, které spolu s běţnými bezpečnostními poţadavky také tvoří součást technických podmínek. [3] 19

29 Pouţíváním a skladováním výrobků dochází v materiálech, jednotlivých součástech a vazbách mezi nimi k postupným nebo skokovým změnám, které všeobecně charakterizujeme jako opotřebení a stárnutí. Tyto nevratné změny neprobíhají rovnoměrně ani v čase, ani na témţe místě. Nerovnoměrnosti, můţeme pozorovat jak na jednotlivých součástech, tak i na zařízení jako celku. V určitých místech se objevují kumulativní projevy opotřebení a stárnutí - kritická místa, jak spojitých tak i nespojitých nevratných změn poruch. Tyto nerovnoměrnosti v rozloţení a průběhu nevratných dějů ztěţují jak podmínky pro plynulou výrobu, tak i pro bezporuchové provozní vyuţívání výrobku. Stává se, ţe vlivem nerovnoměrné ţivotnosti součástí výrobků dochází k řetězovitým projevům poruch - postupným výpadkům strojů a zařízení způsobeným provozní nespolehlivostí. Homogenizace ţivotnosti zařízení je v této situaci důleţitým nástrojem pro komplexní řešení neuspokojivého provozního stavu. Optimální podmínky řešení je moţné vytvořit jen při úzké spolupráci všech zúčastněných sloţek, a to: - projekce - konstrukce - technologie a materiálu - výroby - provozního vyuţití - technického a právního dozoru (dohlédací úřad) Vzájemné vazby mezi těmito sloţkami se dostávají do popředí zvláště při konfrontaci se současným stavem. Tyto vazby ve většině průmyslových odvětví totiţ v podstatě neexistují, nebo mají nevyhovující úroveň. Důsledky tohoto stavu - pokles technické i produkční úrovně řady našich výrobků - se projevují i na poli obchodním. [3] Jeden z hlavních činitelů tohoto vývoje byl nalezen i ve vztahu mezi výrobcem a uţivatelem, popř. technickým dozorem. Konkrétním projevem tohoto vztahu musí být výměna zcela konkrétních, určitým způsobem zpracovaných informací. K této všeobecně ţádoucí výměně údajů však často nedochází ze zcela triviálních důvodů - údaje se nesledují pro obtíţe při jejich sběru a vyhodnocování. Podrobnější průzkum odhalí, ţe je to následek nedostatečného rozvinutí všech forem diagnostických metod a prostředků. Pouţívání diagnostických metod a prostředků jak při výrobě, tak i provozu se stává stále více běţným jevem, zejména s ohledem na stále vzrůstající sloţitost a technickou náročnost strojů a strojních zařízení. Úkolem diagnostikování (testování) při výrobě je především ověřovat kvalitu. Diagnostické testy jsou prováděny ve zvolených mezivýrobních etapách tak, aby bylo dosaţeno poţadovaného stupně kvality výrobku za minimální náklady a bylo upřesněno rozhodnutí, co a kdy testovat v následujících etapách výroby. Účelem diagnostikování v provozu je dosáhnout poţadovaného stupně disponibility výrobku za minimálně moţné náklady s ohledem na dané provozní podmínky. [3] Základní poţadavky na testování za provozu se liší v mnoha bodech od poţadavků na výrobní testování. Zatímco ve výrobě je zcela normální testovat v kaţdé výrobní etapě, aby se ověřil souhlas s poţadavky na prvky, moduly a celý výrobek, v provozu je proces opačný. Počáteční provozní testy jsou určeny k ověření toho, ţe kontrolovaný výrobek bude plnit svoji funkci podle potřeby a následující testy mohou být vyuţity k progresívní diagnostice poruch, od kompletního výrobku přes 20

30 Obrázek 10. Schéma vazeb při diagnoze podsestavy, moduly aţ na úroveň prvků. Cílem testování ve výrobě je dosáhnout poţadovanou kvalitu výroby za minimální náklady a rozhodování o testování závisí na úsporách, které se projeví v následující etapě výroby. Testovací úsilí, nezbytné v průběhu výroby, se bude měnit se sloţitostí výrobku a kvalitou, se kterou je vyráběn. Podíl z výrobních nákladů nezbytný k testování během výroby je zřídka niţší neţ 10 % a v případě elektronického zařízení je často vyšší neţ 50 % a má stoupající tendenci. Podstatným poţadavkem je pečlivé uváţení, co má být testováno, na jakém stupni výroby nebo kontroly kvality má být testováno a jakými prostředky má být test proveden. Volba, co a kdy má být testováno, musí zahrnovat a měla by být omezena pouze na takové operace, které jsou nezbytné k prokázání kvality výroby nebo provozních předpisů. [3] 21

31 Obrázek 11. Vliv zavedení automatických diagnostických zařízení na celkové výrobní náklady Testovatelnost výrobku je důleţitým faktorem ovlivňujícím toto rozhodnutí. Zbývá otázka, jak testovat. Odpověď zahrnuje úvahy o technologičnosti řešení, ekonomičnosti, opravitelnosti a rozsahu výroby jako celku. Příklad vlivu zavedení automatického diagnostického zařízení na celkové výrobní náklady je uveden na obr. 11. [3] Moderní způsob zajištění kvality odmítá testování typu dobrý - špatný v etapě výroby. Bylo zjištěno, ţe kvalita nemůţe být zkoumána na výrobku, ale musí být určitými činnostmi zajišťována jak při projektování, tak i při výrobě, prodeji a servisu. Testování je třeba zahrnout jako integrální část do úvodních formulací poţadavků, do projektování a do všech etap výroby a vyuţitelného ţivota výrobku. Plné vyuţití např. automatického diagnostického zařízení pro všechny tyto etapy závisí na racionalizaci testování a úvahách, jak budoucí projektování výrobku uvaţuje tuto techniku a jaký bude mít vliv zpětná vazba vyplývající ze zkušenosti z testování. [3] Rozsah testování závisí na typu výrobku, avšak můţe být očekáváno, ţe zahrnuje: - testováni součástí u výrobce - testování modulů a sestav - testování celého výrobku - testování celého výrobku v provozních podmínkách Toto testování je prováděno pro různé účely, např. předvídáni spolehlivosti, ověření konstrukce, ověření kvality. Nejvýrazněji se diagnostika uplatňuje v údrţbě zařízení u uţivatele, kde zahrnuje: - diagnostické testování ke zjištění poruchy do úrovně modulů nebo sestav - testování opravených modulů nebo sestav - diagnostické testování ke zjištění příčin poruch uvnitř modulů nebo sestav - kompletní výrobní testování po velké nebo generální opravě Řada jednotlivých testů a sledu testů můţe být stejná v řadě těchto případů, změny v testovacích metodách jsou vyvolány hloubkou poţadované diagnostiky a hodnocení kvality. Tyto postupy jsou stejně dobře pouţitelné, ať jde o ruční nebo automatické testování, i kdyţ automatické testování vyţaduje podrobnější a přesnější popisy testu. Jestliţe je pouţita jakákoliv forma navrhováni diagnostických testů s vyuţitím počítače, tím je naléhavější potřeba přesné a jasné komunikace mezi projektantem zařízení a projektantem testování a diagnostiky. Jasně definovaný metodický přístup 22

32 k řešení problémů testování, zejména jestliţe jsou pouţívány automatizované postupy, můţe přinést řadu výhod všem zúčastněným na projektování, výrobě a provozu. [3] Řízení kvality vyţaduje faktické informace, na kterých je zaloţeno rozhodování. Tyto informace je třeba získat ze sběru informací a jejich zpracování z průběhu celého ţivota výrobku. Kombinace automatického diagnostického zařízení pro sběr dat a jejich automatické vyhodnocování znamená hospodárný prostředek pro sledování kvality řady nejrůznějších výrobků. Zdroje dat představují zkoušky v etapě vývoje a výroby, výsledky laboratorních a provozních zkoušek kvality, vzorky testů skladovaných výrobků a testy prováděné během provozního ţivota výrobku. Výběr dat je důleţitý. Příliš velký objem dat a jejich zpracování bude jistě nákladný, avšak budou odhaleny všechny kritické parametry. Metody sběru a zaznamenávání musí být proto pečlivě uváţeny, protoţe podstatně ovlivňují hodnotu zaznamenávaných dat a jejich hodnocení. Zatímco ve výrobě je úroveň kvality definována v konstrukčních podkladech, během provozního ţivota se můţe úroveň kvality pro testovací účely měnit tak, aby pokryla měnící se poţadavky uţivatelů, stupeň konfidence vynucený rozdílným pracovním prostředím, ekonomií oprav, záměnností a poruchovosti výrobků. [3] Rozptýlenost kontrolovaných výrobků je problémem, který často vzniká při údrţbě, ale není spojen s testováním při výrobě. Testování funkčních vlastností a diagnostické testování aţ do úrovně vyměnitelné jednotky můţe být řešeno buď přemístěním kontrolního zařízení k demontované jednotce, nebo naopak. Podrobnější diagnostické testování porouchaných výměnných bloků se častěji provádí centrálně. Jiný faktor, který komplikuje provozní testování, je výskyt modifikací diagnostikovaných zařízení v provozu. Tyto potíţe jsou ještě větší, jestliţe se v provozu pouţívají zařízení s povýrobními úpravami. Tyto okolnosti mají základní vliv na testovací postupy a z toho vyplývá nutnost dostatečně univerzálních testovacích programu a software - testovacího jazyka, který umoţní rychlé a jasné přenášení informací mezi projektantem, výrobcem, provozovatelem a údrţbou. [3] Úlohy a formy diagnostiky - základní pojmy V úvodu byl formulován obor technické diagnostiky. Zahrnuje teorii, metody a prostředky související s organizací prověrek technického stavu objektu i formulaci při tom vznikajících matematických a technických problémů, metody a prostředky jejich řešení, metody a prostředky technické realizace navrţených zařízení, popřípadě jejich začlenění do nadřazeného systému řízení provozu objektu. [3] Objekt diagnostiky Objekt (technické) diagnostiky je objekt, u něhoţ provádíme nebo hodláme provádět prověrku jeho technického stavu za účelem splnění některého z úkolů diagnostiky. Objektem můţe být výrobní celek, jeho element (blok), strojní prvek, samostatný výrobek atp. Formalizací funkcí a struktury 23

33 objektu pro účely řešení úkolů technické diagnostiky získáváme diagnostický model objektu. Je dán strukturou vnitřních bloků objektu, jejich parametry a charakteristikami těchto parametrů. Základním úkolem diagnostiky je vyslovení diagnózy charakterizující technický stav objektu z hlediska výskytu poruch, přičemţ forma diagnózy musí být vhodně vyuţitelná pro optimalizaci profylaktických úkonů s cílem uvést objekt do normálního stavu. Technický stav objektu definujeme jako souhrn vlastností objektu, které vystihují jeho schopnost vykonávat poţadované funkce v daný okamţik. (Popis poţadovaných funkcí a podmínek pouţití tvoří nedílnou součást definice objektu). [3] Potom provozuschopnost, to je jeho pracovní způsobilost, definujeme jako stav objektu, při kterém objekt v daném časovém okamţiku plní nebo je schopen plnit všechny poţadované funkce (schopnost plnit všechny poţadované funkce je uvaţována bez ohledu na to, zda je objekt v provozu, v prostoji pro údrţbu, zda je skladován apod.). Jev spočívající v ukončení schopnosti objektu plnit dokonale poţadované funkce podle technických podmínek neboli jev spočívající v přechodu z provozuschopného do neprovozuschopného stavu nazýváme porucha. [3] V běţné terminologii je rozlišováno více různých druhů poruch, a to z hlediska jejich vzniku, časového průběhu a stupně opotřebení (ČSN ). Z hlediska aplikace technické diagnostiky je významné toto členění: - Poruchy náhlé - vznikají v důsledku náhlé změny parametrů objektu, nemohou být předvídány a diagnostika se zde uplatňuje pouze v následné formě, za účelem lokalizace poruchy. Charakteristiky spolehlivosti lze v tomto případě formulovat pouze v závislosti na prosté době provozu bez jakékoliv souvislosti s diagnostikou - Poruchy postupné - vznikají v důsledku postupné změny parametrů, mohou být předvídány pomocí preventivní formy diagnostiky. Postupné poruchy jsou významné zejména u mechanických strojních prvků a charakteristiky spolehlivosti se zde uplatňují v přímé vazbě na technickou diagnostiku - Poruchy havarijní - důsledkem postupné změny parametrů objektu je náhlá ztráta provozuschopnosti - Poruchy degradační - důsledkem postupné změny parametrů objektu je postupné zhoršování jeho uţitných vlastností, např. kvality produkce nebo ekonomiky provozu Dále poruchy rozdělujeme podle rozsahu, příčin a časového průběhu. Objekt povaţujeme za provozuschopný, jestliţe přípustné hodnotě libovolného vstupního signálu odpovídají přípustné hodnoty příslušných výstupních signálů. V opačném případě budeme systém povaţovat za neschopný provozu. Provozuschopný systém můţe být jak správný (tj. bez vnitřní poruchy), tak i nesprávný. Prověrka správné činnosti je méně obsaţná neţ prověrka provozuschopnosti, protoţe zjišťuje správnost funkce pouze v daném reţimu a v daném časovém okamţiku. Jinými slovy ve správně fungujícím objektu nemohou být poruchy, které mu neumoţňují správně fungovat v jiných reţimech. Provozuschopný objekt bude správně fungovat ve všech reţimech a po celou dobu jeho činnosti. Proto správný objekt je vţdy provozuschopný a funguje správně, nesprávně fungující objekt je vţdy neprovozuschopný a nesprávný. Správně fungující objekt můţe být neprovozuschopný, tedy s poruchou. [3] 24

34 Správnost a všechny nesprávné stavy charakterizuje mnoţina X jeho technických stavů. Prověrka neporušenosti, prověrka provozuschopnosti, prověrka správné činnosti a vyhledání poruch představují dílčí úlohy tvořící diagnózu technického stavu objektu. Na obr. 12. je naznačena mnoţina technických stavů objektu, při čemţ správný stav je označen znaménkem o, nesprávný stav znaménkem. Výsledkem prověrky neporušenosti - správnosti (obr. 12. a), prověrky provozuschopnosti (obr. 12. b) a prověrky správné činnosti (obr. 12. c) jsou dvě podmnoţiny technických stavů. Jedna z nich (levá na obr. 12) obsahuje pouze správný stav (při prověrce správnosti) a kromě správného stavu také ty nesprávné stavy, při nichţ objekt zůstane provozuschopným nebo správně fungujícím. Druhá podmnoţina obsahuje buď všechny nesprávné stavy (při prověrce správnosti), nebo takové stavy, které způsobují, ţe objekt není provozuschopný nebo nesprávně funguje. Výsledkem vyhledání poruch (obr. 12. d, e, f) je rozdělení nesprávných stavů na druhotné podmnoţiny. Počet podmnoţin a počet nesprávných stavů v jednotlivých podmnoţinách vyjadřuje stupeň rozlišení počtu a obsahu nesprávných stavů (včetně předpokládaných) objektu. Tento stupeň rozlišení se nazývá hloubka vyhledání poruchy, nebo hloubka diagnózy. [3] Obrázek 12. Množina technických stavů objektu Diagnóza technického stavu Stav objektu lze určit pomocí pozorování různých příznaků stavu objektu. Za příznaky můţeme povaţovat fyzikální veličiny, funkce těchto veličin měřené na objektu ve statickém nebo dynamickém reţimu jeho práce (napětí, proudy, výkony, frekvenční charakteristiky, přechodové funkce, charakteristické funkce atd.) nebo fyzikální veličiny, které nenáleţí k objektu, ale jsou dány jeho činností (např. kvalita vyráběné produkce atd.). V obecném případě uskutečnit výběr kontrolovatelných příznaků stavu objektu bez znalosti charakteristik diagnostického zařízení lze jen předběţně. Optimální soubor kontrolovatelných příznaků stavu objektu lze najít jedině tehdy, kdyţ známe vlastnosti reálného diagnostického zařízení. Příznaky mohou být jednoparametrické nebo víceparametrické. Pod pojmem parametr příznaku chápeme význam fyzikální veličiny, která charakterizuje příznak. Jednoparametrické příznaky jsou určeny jedním parametrem. Například stejnosměrné napětí je určeno úrovní. Mnohoparametrické příznaky jsou charakterizovány nejméně dvěma parametry. Například střídavé napětí sinusové je charakterizováno minimálně dvěma parametry: amplitudou a frekvencí. [3] 25

35 Kontrola objektu se můţe dít buď v normálním reţimu činnosti, nebo v kterémkoliv jiném reţimu, který se liší od normálního. Kontrola v normálním reţimu činnosti objektu dá ihned odpověď o efektivnosti činnosti objektu. Tuto kontrolu není moţno vţdy realizovat a někdy není ani ţádoucí. Kontrola objektu v reţimu odlišném od normálního vyţaduje znalost závislosti činnosti objektu v normálním reţimu a v reţimu odlišném od normálního. Jestliţe určíme efektivnost činnosti objektu v jednom reţimu, můţeme určit efektivnost jeho činnosti v normálním reţimu. Jestliţe vyuţijeme všechny moţné reţimy prověrek objektu a zákonitosti odpovídajících efektivností činností v různých reţimech, můţeme vybrat optimální reţim prověrky. Diagnóza technického stavu strojního prvku můţe být vzhledem k uvedenému členění poruch formulována více či méně vhodnými způsoby. [3] Dvoustavová diagnóza bývá dosud nejběţnějším způsobem posouzení technického stavu objektu. Předpokládá se zde, ţe do určité úrovně diagnostických signálů je prvek v normálním stavu a po dosaţení této určité úrovně signálů je vyslovena diagnóza porucha. Je to velmi jednoduchý způsob diagnózy, avšak do značné míry nedokonalý, zejména proto, ţe nerespektuje v praxi významný poţadavek moţnosti vyuţít diagnózu k prognóze technického stavu, zejména u postupných poruch. [3] Vícestavová diagnóza technického stavu objektu můţe být realizována několika způsoby. Zpravidla je diagnóza udávána ve formě naměřené úrovně diagnostických signálů, přičemţ vţdy určitému rozsahu naměřených hodnot je přiřazena kvantitativně vyjádřená charakteristika rozsahu poruchy. Je známo a běţně pouţíváno více způsobů předběţného zpracování diagnostických signálů s cílem kvantitativního ohodnocení technického stavu objektu, např. v podobě počtu bodů anebo častěji v procentním vyjádření vzhledem k původnímu stavu, představovanému novým prvkem průměrné kvality. V této podobě jiţ přechází vícestavová diagnóza ve spojitou formu a můţe být vyjádřena spojitou funkční závislostí na diagnostických signálech. [3] Obrázek 13. Stimulační testovací diagnostika Obrázek 14. Funkční diagnostika 26

36 Proces vedoucí k detekci poruchy (získávání informace o tom, zda má objekt poruchu) a k lokalizaci poruchy (proces získání informace o tom, který subjekt objektu s přístupnou vnitřní strukturou má poruchu) se nazývá diagnostický proces. Diagnostický proces obecně představuje mnohonásobné přivádění určených podnětů - vstupních signálů a mnohonásobné měření a analýzu odezev - výstupních signálů objektu na tyto podněty. Podněty přicházejí na diagnostický objekt (objekt diagnózy) buď od diagnostických prostředků, nebo jsou to vnější signály (ve vztahu k diagnostickému systému) určené pracovním algoritmem činnosti diagnostického objektu. Měření a analýza odezev objektu se vţdy provádí pomoci diagnostických prostředků. Z hlediska zavádění zvláštních -testovacích - signálů z diagnostických prostředků budeme rozlišovat diagnostické systémy testovací (obr. 13.), jejichţ zvláštností je, ţe mohou zavádět na diagnostický objekt testovací signály vytvářené v diagnostickém prostředku. Diagnostické systémy funkční neposkytují speciální testovací signály z diagnostického prostředku, ale na tento prostředek přicházejí pouze signály vytvářené činností diagnostického objektu (obr. 14.). [3] Testovací diagnostické systémy obvykle zajišťují prověrky správnosti, prověrky provozuschopnosti a vyhledání poruch (všech nebo pouze těch, které narušují provozuschopnost) a pracují tehdy, pokud diagnostický objekt není v provozu. Pouţiti testovacího diagnostického Obrázek 15. Detekce a lokalizace poruchy 27

37 systému při provozu objektu je také moţné, avšak v tomto případě testovací signály nesmí narušit normální činnost diagnostického objektu. Funkční diagnostické systémy se zpravidla vyuţívají pro prověřování správné funkce a pro vyhledání poruch, které narušují normální funkci. Tyto systémy se pouţívají zpravidla při činnosti objektu. V opačném případě je třeba imitovat provozní podmínky objektu, částečně je to imitace pracovních signálů. Proces diagnózy se můţe skládat z jednotlivých částí, kaţdá z nich je charakterizována přiváděným testovacím nebo pracovním signálem a snímanou odezvou objektu. Tyto části budeme nazývat elementární prověrky objektu. Výsledkem elementární prověrky je odezva objektu. Detekce a lokalizace mají následnou posloupnost (obr. 15.). [3] Potom formální popis diagnózy, tj. algoritmus diagnózy technického stavu objektu, představuje bezpodmínečný nebo podmíněný sled prověrek a pravidel jejich analýzy. Diagnózu můţeme chápat jako specifický proces řízení, jehoţ cílem je určení technického stavu objektu. Tento výklad dobře souhlasí se současným chápáním řízení jako procesu určení vhodných řídících signálů působících na řízený objekt a kromě toho jasně určuje předmět výzkumu a úlohy technické diagnostiky z pozice obecné teorie řízení a kontroly. [3] Program výběru prověrek technického stavu bývá zpravidla dán: - množinou prověrek (většinou elementárních), přičemţ jde o simultánní provádění určitého počtu prověrek nebo postupné provádění určité posloupnosti prověrek, jejichţ pořadí nemá vliv na proces zpracování získaných informací - tzv. kombinační program Poznámka: V případě kombinačního programu prověrek nemá případné pořadí jejich provádění ţádný vliv na proces zpracování informace a i dílčí závěry jsou činěny aţ po skončení poslední prověrky; - posloupností prověrek - jde o postupné provádění jednotlivých prověrek, při tom jejich sled je určen: - předem pevně stanoveným pořadím provádění prověrek - tzv. sekvenční nepodmíněný (pevný) program, - programem pro volbu pořadí prověrek, přičemţ alespoň jednou je další sled provádění určen výsledky jiţ provedených prověrek, je to tzv. sekvenční podmíněný (pruţný) program Testování v reálném čase Specifickou vlastností řízení v reálném čase je náhodný vstup signálů do řídicího systému. Tyto vstupní signály ale určují pořadí plnění jednotlivých funkčních programů, čímţ vzniká nerovnoměrné zatíţení procesoru. Existují tak na jedné straně časové intervaly, kdy v důsledku značného zatíţení hlavního procesoru jsou z nedostatku strojového času realizovány pouze nejdůleţitější funkční programy, na druhé straně ve většině času však není procesor úplně vytíţen. Tím vzniká značná 28

38 časová rezerva, které můţe být vyuţito ke zvýšení kvality a spolehlivosti činnosti řídicího systému, ke kontrole technického stavu zařízení a k diagnostice poruch. [3] Organizace testů, probíhajících v reálném čase souběţně s pracovními programy, má v porovnání s prováděním testů v profylaktickém reţimu své zvláštnosti: - testy v reálném čase jsou zaměřeny na odhalování nejnebezpečnějších (havarijních) poruch systému. Tato skupina testů se provádí cyklicky v pracovním reţimu řídicího systému automaticky s periodou určovanou časovými moţnostmi systému - při návrhu testů a při testování je nutné respektovat moţnosti operačního systému a charakteristiky procesoru řídicího počítače (ochrana paměti, moţnosti a zvláštnosti práce v různých úrovních priority atp.) - nutnost změny souboru testů během činnosti systému - náročné poţadavky na délku testu a dobu jejich provádění - moţnost testování v reálném čase jak v základním reţimu systému, tak i v reţimech lokalizace poruchy (na příkaz programu kontroly) a profylaxe (na příkaz operátora systému) Diagnostické podmínky Předpokladem aplikace diagnostických metod a prostředků je splnění diagnostických podmínek, které dělíme na: - obecné - platí pro všechny diagnostické objekty bez ohledu na typ činnosti - zvláštní - platí pouze pro konkrétní typ diagnostické objekty a konkrétní typ činnosti Mezi obecné diagnostické podmínky řadíme: 1. Stav (provozuschopnost diagnostických objektů) je kontrolován pomocí diagnostického zařízení určitého typu a poţadované přesnosti tak, abychom mohli diagnostickou informaci (výchozí diagnostickou informaci) povaţovat za hodnověrnou 2. Diagnostické zařízení je bezporuchové během procedury diagnostiky 3. Poruchou diagnostické objekty rozumíme takový jeho stav, kdy parametry signálu nejsou pravdivé (nevyhovují předepsaným hodnotám, technickým podmínkám atp.) 4. Hodnotící kritérium správnosti signálů odpovídá zákonu vyloučení třetího, tj. má pouze dvě pravdivostní hodnoty (výroky): - pravdivý (správný, bezporuchový, v tolerancích apod.) - nepravdivý (nesprávný, v poruše, mimo tolerance apod.) 5. V diagnostickém objektu není pouţito zálohování 6. Procedura diagnostiky musí mít tyto základní vlastnosti: - jednoznačnost - při opakování za stejných okolních podmínek a stejného původního stavu diagnostické objekty musí mít stejné výsledky, tj. výsledek procedury musí být dán pouze stavem diagnostické objekty a ne vlastnostmi kontrolní soustavy (zkušenosti, schopnosti, znalosti atp.), 29

39 - opakovatelnost (stabilitu), která musí umoţňovat nesčíslněkrát opakovat proceduru diagnostiky, tj. procedura musí obsahovat jasně a přesně formulovaná pravidla prováděná v definované posloupnosti 7. Vnější podmínky činnosti diagnostických objektů jsou konstantní a neměnné, to znamená, ţe jakákoliv změna diagnostických signálů diagnostické objektů je způsobena pouze změnou stavu diagnostických objektů 8. Nezbytné vstupní signály na nejvyšší diagnostické úrovni mají pravdivostní hodnotu pravdivost 9. Diagnostický objekt neobsahuje zpětnovazební obvody. V opačném případě musí existovat moţnost upravit měření diagnostických signálů Mezi zvláštní diagnostické podmínky potom řadíme ty, které definují reţim činnosti zařízení, určuji nastavení regulačních prvků, zaručují ověření pravdivostních hodnot nezbytných vstupních signálů a podobně. [3] Diagnostické prostředky Praktická realizace diagnostických prověrek vyţaduje příslušné diagnostické prostředky, tj. na jedné straně technické vybavení - měřicí a diagnostická zařízení, na straně druhé vybavení programové - měřící návody, předpisy testů, programy pro automatická diagnostická zařízení atp. Stupeň jak technického, tak programového vybavení přitom odpovídá typu diagnostiky -manuální (ruční) nebo automatické. [3] Obrázek 16. Schéma manuální diagnostiky 30

40 Principiální schéma manuální diagnostiky je znázorněno na obr. 16. Diagnostický objekt je zde představován blokem se vstupy u i a výstupy y j, které po změření splývají s mnoţinou diagnostických signálu s k. Diagnostickou prověrku provádí technik, který v případě parametrické diagnostiky pomocí měřicích přístrojů měří a vyhodnocuje úrovně signálů a porovnává je s normativními a limitními hodnotami. Měření a vyhodnocování vykonává podle předpisu uvedeného v příručce pro provoz (manuálu), výsledky prověrky zachycuje písemně ve formě protokolu. V případe stimulační (testovací) diagnostiky technik navíc na vstupy diagnostického objektu přivádí stimulační signály z nejrůznějších typů signálních generátorů (univerzálních i speciálních). Opět i zde se řídí předpisy pro kontrolu a diagnostiku a výsledky jsou protokolovány. Z popisu diagnostického procesu je patrné členění prostředků. Technické jsou představovány měřicími přístroji a signálními generátory, programové tvoří předpisy pro provoz a technické popisy, popřípadě rozhodovací činnost technika. [3] Obrázek 17. Schéma automatického diagnostického systému Schéma automatického diagnostického systému (obr. 17.) představuje vyšší stupeň diagnostického procesu (a prostředků) v tom, ţe větší (aţ celou) část činnosti technika při testování nahrazuje činnosti automatu (řídicí jednotky). [3] Technik (operátor) řídící jednotce automatického diagnostického zařízení pouze zadává program buď automatickým programovým vstupem, např. pomocí děrné nebo magnetické pásky, 31

41 nebo ručně, např. pomocí tlačítkových vstupů, převáţně jen při zadávání dílčích instrukcí. Proces spínání stimulačních generátorů a připojování měřicích obvodů je přes blok přepínače a adaptéru signálů řízen automaticky. Výsledky diagnostické prověrky (porovnáním údajů měření se standardními nebo limitními hodnotami) se zobrazují a tisknou na výstupních zařízeních. [3] Obrázek 18. Ukazuje strukturu počítačového diagnostického systému. Proti předchozímu případu automatického diagnostického zařízení, které zahrnuje kromě řídicí (speciální automat) a vyhodnocovací jednotky i obvody přepínání, adaptéry a stimulační generátory (někdy se započítávají i jednotky vstupu a výstupu), je u počítačového systému zřetelně odlišen centrální člen - počítač, který tvoří podsystém řízení a zpracování informací. Ostatní činnosti jsou zajišťovány dalšími zařízeními, která vytvářejí oddělené podsystémy. Na straně vstup/výstup se zřetelněji rozčleňuje činnost obsluhy - programátora, který vytváří programové vybavení (ve fázi přípravy), a operátora, který se systémem komunikuje v uţivatelské fázi. [3] Obrázek 18. Struktura počítačového diagnostického systému (1 diagnostický objekt, 2 spojovací kanály, 3 komutace stimulačních signálů, 4 selektor diagnostických signálů, 5 stimulační generátory, 6 obecné převodníky, 7 generátory typových signálů, 8 převodníky unifikovaných signálů, 9 synchronizace, 10 řízení vnitrní komunikace, 11 vnitřní paměť, 12 centrální procesor, 13 vnější paměť, 14 vstup programu, 15 tisk, 16 pult operátora, 17 - program) 32

42 Pro bliţší objasnění programového vybavení však ještě uveďme obecné schéma informačních toků v diagnostickém systému. Programové vybavení je v podstatě uloţeno v pamětech: vnitřní - rezidentní obsahuje parametrickou diagnostiku, vnější paměť (pomalejší, ale s větší kapacitou) obsahuje programy stimulační diagnostiky (testovací). [3] Funkční vazby diagnostiky Funkční vazby při diagnostice uvádí přehledně obr. 10. Výsledkem zjišťováni současného technického stavu objektu (diagnostikované soustavy) je provozuschopnost (bezporuchový stav) nebo neprovozuschopnost (poruchový stav). Přítomnost poruchy vyvolá poruchovou signalizaci a následnou činnost diagnostického systému směřující k určení místa a druhu poruchy. Bliţší určení poruchy slouţí jako informace pro údrţbu k ţádosti o opravu a jako údaj pro evidenci a statistiku poruch. Z evidence analýzou mohou být zjišťovány příčiny poruch vedoucí k návrhům na úpravu konstrukce objektu (pro technický rozvoj), na změnu provozních podmínek a změnu výroby (údaje pro operativní řízení provozu). Diagnostický systém kromě vlastní diagnostiky v reálném čase můţe na základě sledování trendu změn provádět i predikci, tj. předvídání budoucího stavu objektu. Úloha diagnostické geneze je obsaţena v analýze záznamu post mortem k lokalizaci poruchy. [3] Popsaná obecná mnoţina moţných funkcí diagnostických systémů představuje výhled postupně vyvíjeného systému. V řadě případů se však úloha diagnostického systému omezuje pouze na poruchovou signalizaci. [3] Z praktického hlediska proto rozeznáváme diagnostiku: - provozní, která zajišťuje hodnocení okamţitého stavu objektu - opravářskou, slouţící ke specifikaci poruchy (tj. místa a druhu poruchy) - servisní, určující podmínky nutné údrţby Podle časového hlediska zařazení diagnostiky mluvíme o diagnostice periodické a průběţné tab. 1. Forma periodická nepřetrţitá Časové zařazení intervaly nepřetrţitě Reţim podle plánu (reţimu) diagnostický prvek během pracovní činnosti objektu Cena niţší vyšší Stimuly (podmínky) speciální (testy) přirozené (okolí) Mechanismus porovnávání s předepsanou mezí kontrolou hodnot (tolerance < >, atp.) Pouţití pro niţší nároky na spolehlivost vysoce bezpečné systémy Tabulka 1. Formy diagnostiky Pro efektivní návrh a činnost diagnostického systému je výhodné, je-li jeho projekt součástí projektu řídicího systému. Moţnost řešení úloh diagnostiky jiţ při návrhu je dosud nedoceněna, a to v podstatě ze dvou důvodů; 33

43 - nejsou dostatečně obecně rozpracovány metody technické diagnostiky pro pouţití v etapě projektu - projektanti povaţují za hlavní a často jediný cíl vlastní návrh objektu a za druhořadou záleţitost organizaci uvádění objektu do provozu a organizaci jeho obnovy (profylaxe a opravy) Moţnost vytvářet diagnostický systém jiţ ve fázi projektu diagnostického objektu otevírá cestu k dosaţení kvalitnější realizace diagnostického systému. [3] Návrhy na zajištění diagnostikovatelnosti musí být zpracovány jiţ ve stadiu technického projektu ve formě konstrukční dokumentace, která je doplňkem technického rozboru na vývoj výrobku, jehoţ kontrola má být zajištěna pomocí vnějšího diagnostického prostředku. V návrzích musí být uvedeny druhy, úrovně a rozsahy stimulujících a kontrolovaných signálů a posouzeny moţnosti zajištění kontrolovatelnosti. Cílem aplikace těchto poţadavků je vytváření předpokladů pro zavedení nových metod údrţby u nově vyvíjených výrobků. Takto zpracovaných materiálů je jak součástí dokumentace vlastního zařízení, tak i podkladem pro vývoj diagnostického zařízení. Praktické pouţívání takto zpracovaných materiálů mimo to sleduje vytvoření pracovních vztahů mezi zákazníkem, konstruktérem výrobku a řešitelem diagnostického zařízení. [3] V průběhu vývoje a výroby a provozního vyuţití jsou charakteristiky kontrolovatelnosti rozpracovány a v konečné fázi jsou základním podkladem pro zpracování předpisu pro provoz a údrţbu diagnostikovaného zařízení, ale i celého diagnostického systému. Při projektování a řešení kontroly a diagnostiky kteréhokoliv objektu se tedy zabýváme těmito základními otázkami: - co se bude kontrolovat? - objekt kontroly, jeho spolehlivost, vhodnost pro kontrolu - jak bude kontrola realizována? - metody kontroly a předvídání technického stavu - jaké jsou prostředky kontroly? - organizace a schéma kontrolních zařízení, optimalizace těchto zařízení Volba určitého typu diagnostického zařízení závisí především na: - sloţitosti kontrolovaného zařízení diagnostického objektu - přípustné ztrátě času na prověrku - hloubce prověrky, mnoţství parametrů - objektivnosti prověrky, závisí na přístrojové a metodické věrohodnosti výsledků měření Diagnostika a racionalizace údržby Cílem údrţby je dosáhnout maximální pouţitelnosti výrobku za minimálně moţné náklady s ohledem na jeho provozní podmínky. Ţivotním faktorem jsou podmínky prostředí, ve kterých je zařízení provozováno, a podle toho se také řídí údrţba. Cíle údrţby jsou v podstatě vyjádřeny tím, jaké testy a údrţbářské činnosti jsou prováděny na jednotlivých úrovních: 34

44 1. První stupeň údrţby je ten, který se zabývá funkčními testy a testem provozuschopnosti prováděnými bez demontáţe výrobku. Diagnostické testy jsou omezeny na identifikaci nutnosti seřízení nebo výměny jednotek, které vykazují chybové odezvy. 2. Druhý stupeň údrţby představuje filtr pro ty jednotky, které byly diagnostikovány jako poruchové na prvním stupni. 3. Třetí stupeň zahrnuje diagnostiku poruch a opravu těch jednotek, jejichţ oprava je z ekonomického hlediska ţádoucí a je mimo rozsah oprav na úrovni druhého stupně. 4. Čtvrtý stupeň údrţby v řadě případů je zajišťován u výrobce příslušného zařízení a pokrývá generální opravy nebo přestavby kompletních výrobků nebo sestav. Ve většině případů se uplatňuje klínovité rozloţení tolerancí pro provozní parametry na různých stupních údrţby (obr. 19.) Na výrobním (čtvrtém) stupni mohou být tolerance tak těsné, jak je to prakticky moţné s ohledem na konstrukční poţadavky a výrobní moţnosti. Tento přístup nejenom uznává větší těţkosti s měřením v provozních (polních) podmínkách, ale také redukuje moţnost přeřazení dobrého výrobku do vyššího stupně údrţby. Obrázek 19. Klínové rozdělení mezí kontrolovaných parametrů na různých stupních údržby Provozy pro jednotlivé stupně údrţby mohou být spojovány nebo kombinovány tak, aby pokryly specifické poţadavky určitého výrobku. Typické uspořádání je znázorněno na obr. 20. Optimální sled činností pro jednotlivé případy bude kompromisem mezi poţadavkem na údrţbu a ekonomickými úvahami vyplývajícími z dostupnosti testovacího zařízení, obsluhy, náhradních dílů a technických informací nutných pro provoz účinného systému údrţby. Tento poslední poţadavek je základní částí celého systému. Technické informace musí být k dispozici ve vhodné formě a musí zahrnovat technický popis, testovací programy, seznamy náhradních dílů, spolehlivostní data, instrukce pro modifikované výrobky, testovací a opravářské postupy. [3] Výběr metody údrţby je do značné míry závislý na stupni poznání spolehlivosti objektu. Nezávisle na pouţívané metodě je rozsah a obsah údrţby výsledkem kompromisu mezi snahou po co nejvyšší spolehlivosti na jedné straně a výši potřebných nákladů na údrţbu na druhé straně. [3] 35

45 Obrázek 20. Typický tok údržby Tyto náklady jsou závislé na: - délce prostoje - době potřebné ke zjištění příčiny poruchy - době potřebné pro výměnu vadného dílu nebo opravu - době potřebné pro přezkoušení provozuschopnosti - připravenosti náhradních dílů - zručnosti a znalosti personálu - organizačních vlivech Úkolem údrţby je vyhnout se kritickým důsledkům poruch. Pro snazší zvládnutí takového úkolu byla vyvinuta řada metod, pomůcek a zařízení. S rostoucí sloţitostí objektů se pojetí údrţby v posledním desetiletí radikálně změnilo. Na jakých principech spočívá tato základní změna, je moţné ukázat na dvou moţných přístupech k údrţbě. [3] 36

46 Klasický způsob údržby Dosavadní, tzv. klasické způsoby údrţby vycházejí z těchto předpokladů: - u zařízení roste s provozní dobou opotřebení, tím klesá odolnost proti poruše a po určité provozní době dojde k poruše v určené funkci - systém preventivních prohlídek umoţňuje zjišťovat stav zařízení a odstraněním zjištěných nedostatků se periodicky obnovuje původní spolehlivost - všechna zařízení objektu mají vlastnosti odpovídající postupnému opotřebeni, a proto jsou pouţívány jednotné postupy ke stanovení intervalů a náplní prohlídek Dlouhodobá praxe ukázala, ţe uvedené vlastnosti má jen omezený počet zařízení nebo jejich částí. [3] Klasický způsob údrţby nedovoluje vyuţít individuální vnitřní vlastnosti jednotlivých zařízení, která se od sebe výrazně liší jak po stránce funkční, konstrukční, tak i z hlediska spolehlivostních charakteristik. Proto také účinnost některých úkonů preventivních prohlídek je nízká, popřípadě nemá preventivní charakter. Velmi znatelné je to u zařízení, kde se nevyskytuje závislost opotřebení na čase takového druhu, aby dosavadními prostředky byla zjištěna změna stavu. Preventivní prohlídky nebo přezkoušení nemohou v těchto případech zajistit udrţování poţadované úrovně spolehlivosti a výsledkem jsou poruchy, jejichţ výskyt v čase je určen vlastním zákonem rozdělení, nezávislým na intervalech a četnosti plánovaných prohlídek. Obnova spolehlivosti se pak prakticky neprovádí systémem plánované údrţby, ale spadá do oblasti neplánované údrţby. [3] Progresivní způsob údržby Tento způsob vymezuje intervaly, rozsah a nezbytnou kvalitu prací na objektu, jeho sestavách a dílčích celcích, podmiňující udrţení funkční způsobilosti po celou dobu provozu aţ do vyčerpání ekonomicky vyuţitelné ţivotnosti v podmínkách konkrétního provozovatele. Tyto nové programy údrţby vycházejí z poznání skutečných vlastností udrţovaných zařízení a obsahují úkony, které umoţňují buď plynule kontrolovat stav zařízení za provozu a provádět zásahy jen tehdy a tam, kde je to maximálně účinné, nebo vyuţívají závěrů statistických rozborů dosahovaných provozních výsledků. U tohoto druhého přístupu se tak postupně prodluţují nebo zcela ruší pevně stanovené intervaly oprav a kontrol, a to úměrně ke skutečně dosahovaným hodnotám provozní spolehlivosti. [3] Nezbytným předpokladem k zavedení nových metod je znalost skutečných vlastností udrţovaných zařízení, znalost vlivu provozních podmínek, určení parametrů charakterizujících okamţitý stav zařízení, stanovení metod kontroly, dostupnost vhodných diagnostických zařízení, zavedení sběru a zpracování informací o spolehlivosti a efektivnosti provozu a řada dalších organizačních opatření. [3] 37

47 Skladba progresivních programů údržby Definujme nejprve cíle účinného programu údrţby: - zabránit zhoršení vlastních konstrukčních úrovní spolehlivosti objektu a jeho částí, a tím udrţet potřebnou úroveň provozní spolehlivosti a bezpečnosti - zajistit tyto úkoly s vynaloţením minimálních nákladů Tyto cíle uznávají, ţe programy údrţby nemohou napravit nedostatky vlastní konstrukční úrovně spolehlivosti objektu. Program údrţby můţe pouze zabránit zhoršování těchto úrovní spolehlivosti. Jestliţe se zjistí, ţe vlastní konstrukční úroveň je neuspokojivá, je pro její zlepšení nezbytné konstrukčně technické řešení. [3] Program údrţby jako celek se skládá ze dvou typů úkolů: 1. skupina plánovaných úkolů, které musí být vyplněny v určitých intervalech. Cílem těchto úkolů je zabránit zhoršování vlastní konstrukční úrovně spolehlivosti objektu, 2. skupina neplánovaných úkolů, které vyplývají z: - plánovaných úkolů - hlášených závad (uváděných zpravidla obsluhou objektů) - sledování a kontroly dosahované úrovně provozní spolehlivosti Cílem těchto neplánovaných úkolů je obnovit vlastní konstrukční úroveň spolehlivosti určitého objektu nebo jeho elementu. [3] Účinný program údrţby je takový, který plánuje pouze úkoly nezbytné k dosaţení stanovených cílů. Neplánuje dodatečné úkoly, které zvyšují náklady na údrţbu bez odpovídajícího vzrůstu spolehlivosti. Program údrţby obecně obsahuje jeden nebo více následujících primárních způsobů údrţby: Pevné časové lhůty (Hard Time Limit) - HT Maximální časový interval pro vykonání údrţbářských úkonů. Tyto intervaly obvykle odpovídají době do generální revize, mohou však odpovídat i ţivotnosti částí a dílčích celků [3]. Obrázek 21. Rozdělení poruch výrobků s výměnou podle pevných časů /HT/ 38

48 Podle stavu (On Condition) - OC Opakované prohlídky nebo zkoušky, jeţ mají určit stav dílu, soustav nebo částí konstrukce Obrázek 22. Rozdělení poruch výrobků s výměnou podle skutečného stavu /OC/ Sledování stavu (Condition Monitoring) - CM Pro poloţky, jeţ nejsou udrţovány v pevných časových lhůtách nebo podle stavu. Sledování stavu je uskutečňováno vhodnými prostředky, jeţ má provozovatel k dispozici pro nalezení a řešení problémových oblastí. Škála moţností sahá od zpozorování neobvyklých jevů aţ po speciální analýzy činnosti zařízení. Obrázek 23. Rozdělení poruch výrobků s výměnou podle sledovaného stavu /CM/ Sestavování programu plánované údržby Tato činnost vyţaduje velký počet rozhodnutí týkajících se toho: - které jednotlivé úkony jsou nezbytné (obsluha, prohlídka, zkoušení, kalibrace, náhrada) - jak často by měly být vykonávány - jaká zařízení jsou pro to nezbytná - kde by měla být tato zařízení umístěna - které úkony by měly být z ekonomických důvodů uskutečňovány současně Pro stanovení obsahu programu plánované údrţby detailů a soustav se uţívají rozhodovací diagramy. Diagramy jsou bází, ze které vycházejí postupy zhodnocení kaţdé soustavy a jejich důleţitých detailů. Jsou při tom vyuţívány příslušné dostupné technické údaje. Kaţdé zhodnocení je v podstatě zaloţeno na znalosti funkcí a poruchových mechanismů soustav a detailů. Cílem je: 39

49 - identifikace soustav a jejich důleţitých detailů - identifikace funkcí, poruchových mechanismů a účinků poruch - definování úkonů, které mají vzhledem k řízení provozní spolehlivosti potenciální účinnost - odhad vhodnosti plánování úkonů s potenciální účinností Je třeba poznamenat, ţe existuje rozdíl mezi potenciální účinností úkonu a vhodností jeho zařazení do programu plánované údrţby. O tom, zda mají být úkony s potenciální účinností do počátečního programu údrţby nového výrobku zařazeny, se ve zde uváděném přístupu s definitivní platností rozhoduje na základě výsledných vazeb v rozhodovacích diagramech. Rozhodovací diagramy jsou celkem tři (obr. 24.). Část I slouţí k určení úkonů plánované údrţby, jeţ mají vzhledem k řízení provozní spolehlivosti potenciální účinnost. Vymezují se úkony, které mohou být provedeny. Obrázek 24. Rozhodovací diagram pro stanovení programu údržby ( 1- je zvýšení rychlosti k poruše zjistitelné rutinním sledováním obsluhou?, 2- je náchylnost k poruše zjistitelná údrţbou bez demontáţe nebo zkouškou času?, 3 ukazují reálné a pouţitelné údaje na vhodnost plánovaného úkonu?, 4 ukazují reálné a pouţitelné údaje na vhodnost plánovaného úkonu?, 5 zabraňuje porucha funkční činnosti?, 6 úkony zajišťující spolehlivost v pevných lhůtách (ht) nebo podle stavu (oc), 7 je funkce skrytá z hlediska obsluhy?, 8 je čas na odstranění poruchy delší limit?, 9 existuje nepřímá úměra mezi stářím a spolehlivosti?) 40

50 Část II a III slouţí k odhadu vhodnosti plánování úkonů s potenciální účinností. Úkony části II musí být provedeny proto, aby se zabránilo přímému nepříznivému vlivu na provozní bezpečnost a k zajištění dostupnosti skrytých funkcí. Úkony uvedené v části III by měly být vykonány z ekonomických důvodů. Tyto postupy byly nejdříve uplatněny při sestavování programů údrţby letadel. Právě tak i nejnovější metoda MSG-3 pro soustavy a hnací jednotky začíná od letové posádky, tj. Je výskyt poruchy zjistitelný posádkou?". Znamená to, ţe ve skutečnosti zde je zahajována etapa logického postupu na úrovni soustav a pokračuje směrem dolů na niţší konstrukční celky. [3] Logický postup analyzuje poruchy a vyúsťuje do pěti důsledků v kategorii poruch: - bezpečnost - ekonomie vliv na provoz - ekonomie vliv neprovozního charakteru - skrytá funkce vliv na bezpečnost - skrytá funkce vliv na ekonomii Po zjištění důsledků poruchy následuje volba účinného a odpovídajícího úkonu. S tím souvisí poznatek, ţe metoda MSG-3 je zaměřena na údrţbové úkony, zatímco dřívější metoda MSG-2 byla orientována na sestavení postupu údrţby. Tím je také moţné vyloučit určité nejasnosti ve výkladu různých postupů, zvláště OC (podle stavu) a CM (sledování stavu). Základní typy údrţbových úkonů jsou: - mazání nebo technická obsluha - sledování letovou osádkou - provozní kontrola (vyhledání poruch) - prohlídka, funkční zkouška - obnovení (oprava) - vyřazení Některé přednosti metody sestavení programu údrţby MSG-3 ve vztahu k dřívějším metodám: - posloupnost rozboru poruch od shora dolů - zpracování vícenásobných poruch - jasnější rozlišení mezi ekonomickou stránkou a bezpečností - zavedení technické obsluhy a mazání jako části logických postupů - uznání zjišťování poruch jako zvláštního postupu Logické postupy vztaţené na soustavy nebo hnací jednotky jsou podobné. Rozbor hnací jednotky zachází aţ do úrovně modulů, pokud důleţité prvky nejsou rozlišeny ještě uvnitř těchto modulů. Pokud jde o určení intervalu úkonu, budou pouţívány analytické údaje všude tam, kde to bude odpovídat. Pravděpodobně však budou tvořit základnu pro stanovení intervalů převáţně naše empiricky získané zkušenosti na podobném zařízení nebo dobrý technický úsudek. [3] 41

51 Stanovení diagnostických intervalů Jednou z otázek moderních metod údrţby je stanovení diagnostických intervalů, to je period mezi plánovanými opravami. Na rozdíl od dřívějších metodik plánování prohlídek a oprav podle pevných časů nebo při neplánované údrţbě zásahem aţ po vzniku poruchy, je nyní snaha o optimální řízení intervalů mezi plánovanou údrţbou podle stavu objektů. Znamená to, ţe empiricky stanovený diagnostický interval d (na základě spolehlivostní charakteristiky) se upravuje podle výsledků diagnózy. [3] Obrázek 25. Stanovení frekvence diagnostických měření Diagnostický interval d se nejčastěji určuje vyhodnocením frekvence diagostických měření (platí nepřímá úměra) f i na základě sledování určujícího diagnostického parametru x obr. 25. [3] Platí (4) kde A, B, C, D jsou empiricky zjištěné koeficienty volené tak, aby byla 95% jistota, ţe v intervalu nedojde k poruše, x - je sledovaný parametr x m - mezní hodnota sledovaného parametru x j - hodnota parametru x v čase t i V některých případech je dostatečné určit diagnostické intervaly empiricky podle ekonomického hodnocení. Při tomto způsobu výpočtu vyuţíváme údaje z provozu při zavádění technické diagnostiky. Zde se diagnostické intervaly určují na základě skutečného stavu v údrţbě strojů. Empiricky stanovený diagnostický interval d i, který je určen pomocí spolehlivostních charakteristik je na základě výsledků diagnóz upravován takto: Jestliţe realizuje se prodlouţený provozní diagnostický interval (5) 42

52 realizuje se zkrácený provozní diagnostický interval (6) realizuje se interval d i (7) kde n d jsou měrné náklady na aplikaci diagnostiky n u - měrné náklady na opravy (údrţbu) n p - měrné náklady na prostoje při údrţbě Organizační otázky Při plánování ekonomického údrţbářského systému musí být, kde je to moţné, uvaţován celý ţivot objektu. Údrţba objektu musí být ovlivněna ukazateli spolehlivosti, udrţovatelnosti, testovatelnosti a ekonomickou rovnováhou mezi metodami opravy nebo výměny. Účinnost údrţby v provozně vyuţitelném ţivotě výrobku závisí na stupni sníţení poţadavků na dobu pro údrţbu, zručnosti personálu a ostatních poţadavcích, nezbytných k provedení testů a oprav při zachování poţadavků na provozní vyuţitelnost objektu. U moderních výrobků doba a ostatní prostředky nutné pro testování představují velkou část údrţby, a je proto logické řešit problém údrţby a její účinnosti soustředěním pozornosti i na organizační otázky. [3] Organizační schéma údrţby a její začlenění do podnikové struktury je téma, které se, byť je to nesmírně závaţné, vymyká zaměření této publikace. Cílem propracování všech uvedených vazeb je: - zrychlit a zkvalitnit technickou obsluhu objektů a jednotlivých elementů, a tím sníţit náklady na ţivou práci a zvýšit ekonomii provozu - určit, který objekt nebo element je třeba vyměnit k dosaţení správné činnosti (diagnóza), popř. určit, jaká je pravděpodobnost poruchy v jistém časovém intervalu (prognóza) - zjednodušit činnost obsluhujícího personálu, a tím sníţit poţadavky na jeho školení a kvalifikaci - umoţnit objektivizaci a standardizaci postupů prověrek - usnadnit registraci naměřených hodnot pro potřeby analýzy, statistických rozborů a tvorby dalších instrukcí - omezit mnoţství náhradních dílů, kterých je třeba k zabezpečení provozu při opravárenském systému výměnou dílčích elementů Ekonomické aspekty zavádění diagnostiky Za hlavní problém rozborů efektivnosti údrţby je třeba povaţovat změnu vztahů mezi tzv. primární a sekundární ekonomikou údrţby. Primární ekonomika je charakterizována přímými náklady 43

53 na údrţbu N u nebo jejich relativizovaným přepočtem k pořizovací ceně zařízení N p, tj. vyjádřením měrných nákladů na údrţbu n u, v %: (8) Tato forma vyjadřování ekonomiky údrţby vytváří obvykle první obraz o ekonomických proporcích údrţbářského procesu. Ve vazbě na sloţité výrobky se však výrazně prosazuje druhá forma ekonomiky údrţby. [3] Sekundární ekonomika je charakterizována vztahem mezi vstupy (zdroji) údrţby a jejími výstupy (výnosy). V praxi je nositelem těchto vztahů poměr mezi náklady na údrţbu a prostoji pro údrţbu. Tedy časovým fondem, který údrţba spotřebovala pro svoji činnost. Dokonalejší představu poskytne číselné vyjádření prostojů ve ztrátě produkce. V nejjednodušší formě se tyto vztahy zobrazují pomocí indexu účinnosti údrţby, coţ je empiricky konstruovaný ukazatel (autor J. W. Corder), který hodnotí provozní spolehlivost na základě vztahu mezi prostředky vynaloţenými na péči o základní prostředky a výsledky plynoucími z jejich uţití. Vlastní pracovní výsledky se při tom hodnotí podle prostojů zařízení pro potřeby péče o základní prostředky (opravy), a to sumárně pro plánované i neplánované výkony. [3] Nejobvyklejší matematická formulace indexu má tvar: (9) kde I u je index účinnosti údrţby N u - celkové náklady na údrţbu n u - měrné náklady na údrţbu (%) Y - cena produkce ztracená prostoji pro údrţbu všech druhů p p - podíl prostojů pro údrţbu z celkového časového fondu stroje (%) Vzorec má sice empirický charakter, ale relativně jednoduše a v časové ose i s dostatečnou přesností zobrazuje vývoj celkové efektivnosti údrţby. Jeho výhodou kromě jednoduchosti je i pouţitelnost jak pro individuální stroje, tak i pro soubory různých strojů. Pro uvedenou formu vzorce je důleţitá i skutečnost, ţe citlivě reaguje na absolutní vliv dobré nebo špatné údrţby na celkovou efektivnost vyuţití stroje. Komplexní rozbory pracují s rozsáhlejšími soubory údajů, které jsou však specifické pro kaţdý druh stroje nebo zařízení a umoţňují posuzovat problém z nejrůznějších hledisek. [3] Běţné charakteristiky spolehlivosti strojů jsou obvykle stanoveny jako funkční závislosti doby provozu. Pomocí těchto charakteristik lze sice stanovit normativ doby provozu, nikoli však hledaný normativ technického stavu obecně. K tomuto účelu je třeba experimentálně získat charakteristiky spolehlivosti a další ekonomické charakteristiky v závislosti na náhodně proměnné hodnotě ukazatele technického stavu. Základní podmínkou získání uvedených spolehlivostních a ekonomických charakteristik je realizace experimentu s výběrovými soubory sledovaných strojů a jejich dílů. [3] 44

54 Za tímto účelem je nezbytně nutné aplikovat technickou diagnostiku jiţ v průběhu spolehlivostního experimentu s cílem získat spolehlivostní charakteristiky v závislosti na technickém stavu strojních prvků. U nově vyvinutých strojů přicházejících do provozu budou z počátku, vzhledem ke krátké zkušební době, získané charakteristiky málo přesné a mnohdy budou pouze odhadnuty na základě dědičnosti konstrukce. I v tomto případě však je nejen moţné, ale i nutné charakteristiky vyuţít a připustit určitou chybu výsledku. Postupem času, tak jak budou spolehlivostní charakteristiky zpřesňovány, budou stále přesnější i optimalizační výpočty pro řízení procesu obnovy konkrétních strojů nasazených do provozu. Vzhledem k nutné obnově všech typů strojů se uvedený způsob získávání a soustavného zpřesňování spolehlivostních charakteristik jeví jako zcela normální běţný proces trvalého charakteru. [3] Stanovíme-li jako normativ pro obnovu dobu t 0, dojde s pravděpodobností P (t 0 ) k poruše před obnovou, a tím i k příslušným havarijním ztrátám. S pravděpodobností 1 P (t 0 ) dojde k předčasné obnově, a tím ke ztrátě části nevyuţitého technického ţivota prvku. Vhodnou volbou hodnoty t 0 lze dosáhnout minimální sumy obou těchto ztrát. Zvolíme-li místo doby provozu t jinou náhodnou veličinu, obecně ukazatel z, získáme odpovídající charakteristiky P (z). Pokud bude ukazatel technického stavu vhodně zvolen, lze předpokládat, ţe náhodná proměnná bude mít malý rozptyl. Také zde můţeme nalézt normativ pro obnovu S 0, při němţ budou ztráty z t (S 0 ) minimální. Přestoţe jde v prvním i druhém případě o stejný prvek, lze snadno usoudit, ţe vlivem menšího rozptylu bude v uvedeném příkladu suma zmíněných ztrát při pouţití normativu S 0 menší neţ při pouţití normativu t 0. [3] Praktické optimalizační výpočty jsou zatím prováděny pouze pro důleţité stavební skupiny strojů. Při těchto výpočtech jsou obvykle vzaty za základ zjednodušující podmínky: - základem je periodičnost diagnostiky - průběh opotřebení je přibliţně lineární - průběh zabíhání je zanedbatelný - pro distribuční funkce libovolných stavů opotřebení a pro zbytkovou dobu vyuţití platí zákon normálního rozloţení - mez provozní bezpečnosti je po celou dobu pouţívání stroje konstantní - překročení meze vyřazení platí jako porucha - preventivní opravy se provádějí bezprostředně po diagnóze, jestliţe byla překročena mezní míra provozní bezpečnosti Z optimalizačních výpočtů je moţno získat řadu důleţitých a všeobecně platných výroků, které zde krátce uveďme. Na obr. 26 je zobrazena zjištěná závislost přípustných normovaných nákladů na diagnózu N d na variačním koeficientu mezní doby vyuţívání V. S rostoucím variačním koeficientem jsou přípustné vyšší náklady na diagnózu. Tato tendence je zvláště výrazná při velkých hodnotách poměru D p, tj. při vysokých nákladech způsobených poruchami. To znamená, ţe má technická diagnostika zvláště velký význam pro takové díly a stavební skupiny, jejichţ doba mezního vyuţití ovlivněná konstrukcí má velký rozptyl a při jejichţ poruchách je nutno počítat s velkými ztrátovými náklady. [3] 45

55 Obrázek 26. Vliv variačního koeficientu na maximálně přípustné náklady na diagnózy Dále se ukazuje, ţe odchylky meze provozní bezpečnosti od optimální hodnoty mají velký vliv na efektivnost diagnostických opatření. Je to způsobeno tím, ţe při přiblíţení meze provozní bezpečnosti k mezi vyřazení se vyskytuje větší podíl neplánovaných oprav, majících značný vliv na náklady. Z této závislosti vyplývá, ţe je nutno věnovat zvláštní pozornost přesnému zjišťování průběhů opotřebení a mezních hodnot vyřazení jako podkladů pro diagnózu poškození. Značný vliv mají chyby v diagnóze. Na obr. 27. jsou jako parametr pro náhodné chyby ve zjišťování technického stavu vyneseny v % směrodatné odchylky chyb měření mezní hodnoty vyřazení. Na základě obdobných vyšetřováni je moţno rozhodnout, zda je pouţitelná diagnostická metoda s určitými náklady a s určitými chybami či nikoli. [3] 46

56 Obrázek 27. Působení náhodných chyb diagnózy na přípustné náklady na diagnózy pro v = 0,3 Z dosud prováděných vyšetřování uţitku technické diagnostiky vyplývá, ţe se dá v současné době očekávat největší ekonomický efekt zjišťováním provozních parametrů, jakoţ i pouţíváním technické diagnostiky k hledání chyb v havarijních případech a ke stanovení potřebného rozsahu oprav před plánovanými opravami strojů. Tím se dá dosáhnout značných časových a materiálových úspor včetně úspor provozních hmot. Ke zvýšení efektivnosti technické diagnostiky je v prvé řadě třeba sníţit časy potřebné pro diagnózy, zvláště pak pomocných časů, nezbytných pro připojování diagnostických přístrojů. Kromě toho je třeba vyvinout snadno obsluhovatelné, do značné míry univerzální diagnostické přístroje, které by rostoucí měrou umoţňovaly postupnou automatizaci celého procesu diagnózy. Diagnostické přístroje je nutno pouţívat podle exaktně daných postupů. U komplikovaných strojů je třeba pracovat s diagnostickými algoritmy a automatizovanými diagnostickými systémy. Efektivnost pouţití takového zařízení je dána středním počtem poruch neurčených prověrkami podle vztahu: (10) kde K - je koeficient efektivnosti automatizace N 2 - počet odhalených poruch po nasazení automatizovaného diagnostického systému N 1 - počet poruch odhalených před začleněním automatizovaného diagnostického systému i - pořadové číslo (index) bloku N - celkový počet bloků Platí, ţe pro ΔK 0 je automatizovaný diagnostický systém neefektivní. [3] 47

57 4. Spolehlivostní parametry při měření Parametry stykačů Pro dané měření mi společnost ČEZ dodala 4 stykače pro měření parametrů. Jelikoţ tyto stykače jsou staršího data výroby, nebylo moţné sehnat úplnou dokumentaci ke stykačům. Jednalo se o dva typy stykačů, kde byl jeden nepouţívaný a druhý z provozu. Stykač C72-75A Hlavní kontakty Jmenovité izolační napětí U i 690 (V) Jmenovitý tepelný proud I th 95 (A) Jmenovitý pracovní proud I e v AC-1 pro 400 V 85 (A) Jmenovitý pracovní proud I e v AC-3 (AC-4) pro 400 V 72 (20) (A) Max. výkon spínaného motoru v AC-3 (AC-4) V 22 (kw) V 37 (kw) 500 V 45 (kw) V 45 (kw) Ovládání Ovládací napětí cívky (střídavé ovládání) (V/50Hz) Záběrový příkon cívky při stř. ovládání ±10% 140 (VA) Trvalý příkon cívky při stř. ovládání ±10% 23/5,7 (VA/W) Tabulka 2: Parametry stykače C72 Stykač C72-75A - v provozu od května 2005 do konce roku 2009 v EDU Pracovní skříň - rozvaděč Vývod - kabeláţ 1DB32.1 1TA21D01 Druh zátěţe Motor VC180L04 Jmenovitý proud I n = 42,5A Spínaný výkon Průměrný spínaný výkon P p = 22kW Četnost spínání cca 48 sep/rok 48

58 Obrázek 28: Stykač C72 Stykač V100E - 100A Hlavní kontakty Jmenovité izolační napětí U i 660 (V) Jmenovitý tepelný proud I th 100 (A) Jmenovitý pracovní proud I e v AC-1 pro 400 V 100 (A) Jmenovitý pracovní proud I e v AC-3 (AC-4) pro 400 V 78 (32) (A) Max. výkon spínaného motoru v AC-3 (AC-4) V 27 (kw) V 46 (kw) 500 V 46 (kw) V 37 (kw) Ovládání Ovládací napětí cívky (střídavé ovládání) (V/50Hz) Záběrový příkon cívky při stř. ovládání ±10% 208 (VA) Trvalý příkon cívky při stř. ovládání ±10% 37/6,9 (VA/W) Tabulka 3: Parametry stykače V100E 49

59 Stykač V100E - 100A - v provozu od října 1999 do v EDU Pracovní skříň - rozvaděč Vývod - kabeláţ 2DA11.1 2CA01.3 Druh zátěţe Jmenovitý proud I n = 100A Spínaný výkon Průměrný spínaný výkon P p = 46kW Četnost spínání cca 2 sep/rok Obrázek 29: Stykač V100E Stykač C72-75A; V100E 100A; nový Uskladnění v prostorách JDU Sklad náhradních dílů a příslušenství prostor: temperovaný AB5 50

60 Vnější vliv Atmosférické podmínky v okolí Charakteristiky požadované pro výběr Teplota vzduchu Relativní vlhkost Absolutní vlhkost a instalaci zařízení C % g/m3 nejnižší nejvyšší nejnižší nejvyšší nejnižší nejvyšší Prostory chráněné před atmosférickými vlivy, s regulací teploty Tabulka 4: AB5 vnější vlivy Výběr parametrů pro vlastní měření Při volbě parametrů, které budou východiskem pro určování technického stavu měřených stykačů, muselo být přihlédnuto k moţnostem laboratoře. Z těchto důvodu byly vybrány tyto parametry pro měření: - kvalita a opotřebení hlavních kontaktů, byla zjišťována pomocí odporu kontaktů (proudovodné dráhy), respektive úbytku napětí na nich - mechanické vlastnosti byly posuzovány z pohledu vlastních časů stykačů a to časů zapínacích a vypínacích - doplňující měření, pro zjištění stavu hlavních kontaktů, bylo provedeno měření oteplení na hlavních kontaktech Parametry laboratoře pro měření Pro zhodnocení naměřených hodnot bylo nutné charakterizovat vnější vlivy laboratoře. Podmínky pro měření byly pro věrohodnost pokaţdé stejné a to: - teplota okolí 25 C - relativní vlhkost do 80% Měření úbytků napětí na proudovodné dráze stykače a oteplení kontaktů Podle schématu zapojení pro měření úbytků na kontaktech viz příloha 2. byly změřeny úbytky napětí na jednotlivých fázích. Do silových obvodů stykače byl přiveden jmenovitý proud stykače a na jednotlivých pólech stykače se měřily milivoltmetrem úbytky napětí. Kaţdý stykač byl proměřen 3 krát a to v okamţiku sepnutí, zhruba 5minut po zapnutí a po ustálení teploty na kontaktech. U nových stykačů se provedlo čtvrté měření a to po několika opětovných zapnutích stykače, aby došlo k narušení zoxidovaného povrchu na kontaktech. Oteplení kontaktů se měřilo pomocí laboratorního 51

61 teploměru po ustálení teploty na proudovodné dráze. Měřící sonda byla přivedena přímo na kontakty stykače po rozebrání kontaktní dráhy. Všechny naměřené hodnoty jsou v tabulkách 5. a 6. C72 - v provozu od května 2005 do konce roku 2009 v EDU C72 - nepoužívaný stykač z EDU L1 L2 L3 L1 L2 L3 du(mv) du(mv) du(mv) du(mv) du(mv) du(mv) Za studena Cca po 5 minutách Po ustálení teploty na kontaktech Po několika opětovných zapnutích Po ustálení teploty na kontaktech Teplota kontaktů Tabulka 5: Úbytky napětí na proudovodné dráze + teplota kontaktů na stykači C72 ( C) V100E - v provozu od řína 1999 do v EDU ( C) V100E - nepoužívaný stykač z EDU L1 L2 L3 L1 L2 L3 du(mv) du(mv) du(mv) du(mv) du(mv) du(mv) Za studena Cca po 5 minutách Po ustálení teploty na kontaktech Po několika opětovných zapnutích Po ustálení teploty na kontaktech Teplota kontaktů * C Tabulka 6: Úbytky napětí na proudovodné dráze + teplota kontaktů na stykači V100E ( C) ( C) Měření vlastních časů stykačů Pro měření vlastních časů byl vytvořen přípravek viz. obr. 30, jehoţ schéma je viditelné v příloze č. 1. Podle schématu byl připojen k přípravku měřený stykač, kde na jeho svorky byly přivedeny sondy z osciloskopu. CH1 sloţil jako trimovací kanál, kde po zapnutí, respektive po vypnutí napájecího napětí začal osciloskop trimovat. CH2-4 byly připojeny na hlavní proudovodné dráhy stykače, pomocí nich se zaznamenávaly průběhy napětí na kontaktech. Z těchto průběhů byly poté odečteny vlastní časy stykačů. Společná svorka GND byla propojena na všech kanálech osciloskopu. Pomocí dvoupolohového spínače SP1 se prováděla volba mezi měřením časů při zapínání nebo vypínání. Pokud byl spínač SP1 v poloze vypnuto, byl měřen čas zapnutí. Stiskem tlačítka TZ1 jsou sepnuty oba jeho kontakty, a to jak pro napájení cívky, tak i pro změnu napětí na svorce CH1 vůči 52

62 zemi. Změna tohoto napětí má za následek vytvoření spouštěcího impulsu osciloskopu. Po stisknutí tlačítka TV1 jsou naopak kontakty rozpojeny a opět dojde k vytvoření spouštěcího impulzu na osciloskop. Obrázek 30: Přípravek na měření vlastních časů Měření Stykač C72-75A - nepoužívaný z EDU Doba zapnutí (ms) Zákmit kontaktu při zapínání (ms) 1. fáze 2. fáze 3. fáze Zapínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 45,0 43,0 42,5 6,3 3,0 2,5 1,0 2 31,0 28,5 31,0 5,0 4,0 1,5 3,5 3 37,0 37,0 37,5 9,5 1,0 1,0 1,0 4 33,0 32,5 34,0 6,0 3,0 2,5 4,0 5 35,5 34,0 37,0 8,5 2,5 1,5 4,5 Průměr 36,3 35,0 36,4 7,1 2,7 1,8 2,8 Tabulka 7: Naměřené vlastní časy stykače C72 Měření Stykač C72-75A - nepoužívaný z EDU Doba vypnutí (ms) Zákmit kontaktu při vypínání (ms) 1. fáze 2. fáze 3. fáze Vypínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 2,90 2,50 2,40 0,01 0,60 0,30 0,20 2 2,85 2,55 2,50 0,20 0,50 0,28 0,18 3 2,20 2,38 2,20 0,01 0,13 0,42 0,25 4 2,75 2,37 2,18 0,10 0,65 0,30 0,23 5 2,95 2,80 2,53 0,15 0,63 0,52 0,15 Průměr 2,73 2,52 2,36 0,09 0,50 0,36 0,20 Tabulka 8: Naměřené vlastní časy stykače C72 53

63 Stykač C72-75A - v provozu od května 2005 do konce roku 2009 v EDU Doba zapnutí (ms) Zákmit kontaktu při zapínání (ms) Měření 1. fáze 2. fáze 3. fáze Zapínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 48,0 46,5 48,0 2,0 2,0 1,0 2,5 2 30,5 31,5 32,0 0,1 1,0 2,0 2,5 3 37,0 36,5 36,5 6,5 1,5 1,5 1,0 4 33,5 34,0 35,0 0,1 1,0 1,5 2,5 5 24,5 25,0 25,0 0,5 0,5 1,0 0,5 Průměr 34,7 34,7 35,3 1,8 1,2 1,4 1,8 Tabulka 9: Naměřené vlastní časy stykače C72 Stykač C72-75A - v provozu od května 2005 do konce roku 2009 v EDU Doba vypnutí (ms) Zákmit kontaktu při vypínání (ms) Měření 1. fáze 2. fáze 3. fáze Vypínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 0,35 0,38 0,28 0,03 0,02 0,05 0,05 2 0,30 0,28 0,20 0,01 0,05 0,01 0,08 3 0,35 0,30 0,25 0,01 0,01 0,01 0,05 4 0,35 0,35 0,25 0,01 0,01 0,01 0,01 5 0,38 0,38 0,28 0,01 0,01 0,02 0,08 Průměr 0,35 0,34 0,25 0,01 0,02 0,02 0,05 Tabulka 10: Naměřené vlastní časy stykače C72 Měření Stykač V100E - 100A - nepoužívaný z EDU Doba zapnutí (ms) Zákmit kontaktu při zapínání (ms) 1. fáze 2. fáze 3. fáze Zapínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 10,3 9,6 9,9 5,8 3,0 2,1 2,8 2 11,0 10,5 11,3 6,5 2,8 2,0 2,5 3 10,0 10,1 9,5 5,5 2,9 3,0 3,0 4 10,0 10,0 10,1 5,0 2,3 2,3 2,6 5 11,5 10,1 13,4 6,8 2,8 1,4 2,3 Průměr 10,6 10,1 10,8 5,9 2,7 2,2 2,6 Tabulka 11: Naměřené vlastní časy stykače V100E Měření Stykač V100E - 100A - nepoužívaný z EDU Doba vypnutí (ms) Zákmit kontaktu při vypínání (ms) 1. fáze 2. fáze 3. fáze Vypínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 1,35 1,30 1,55 1,00 0,10 0,65 0,08 2 1,40 1,30 1,60 0,75 0,05 0,40 0,04 3 1,50 1,45 1,65 0,90 0,04 0,70 0,05 4 1,50 1,45 1,70 1,05 0,02 0,35 0,02 5 1,15 1,30 1,55 0,75 0,02 0,90 0,02 Průměr 1,38 1,36 1,61 0,89 0,05 0,60 0,04 Tabulka 12: Naměřené vlastní časy stykače V100E 54

64 Stykač V100E - 100A - v provozu od října 1999 do v EDU Doba zapnutí (ms) Zákmit kontaktu při zapínání (ms) Měření 1. fáze 2. fáze 3. fáze Zapínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 4,8 5,2 4,8 0,6 1,8 2,0 1,7 2 8,4 8,7 8,9 0,9 1,3 1,1 1,6 3 5,7 6,0 5,1 0,1 1,8 2,0 1,6 4 6,9 6,7 6,8 0,7 1,9 1,0 1,5 5 4,6 4,7 4,8 0,1 1,9 1,7 1,7 Průměr 6,1 6,3 6,1 0,5 1,7 1,6 1,6 Tabulka 13: Naměřené vlastní časy stykače V100E Stykač V100E - 100A - v provozu od října 1999 do v EDU Doba vypnutí (ms) Zákmit kontaktu při vypínání (ms) Měření 1. fáze 2. fáze 3. fáze Vypínacího 1. fáze 2. fáze 3. fáze 1 3,00 2,60 2,70 0,55 0,30 0,10 0,70 2 2,70 2,45 2,00 0,40 0,10 0,10 0,05 3 3,80 3,35 3,30 1,81 0,30 0,08 0,25 4 2,55 2,45 2,45 0,35 0,05 0,05 0,05 5 2,40 2,50 1,95 0,40 0,08 0,20 0,06 Průměr 2,89 2,67 2,48 0,70 0,17 0,11 0,22 Tabulka 14: Naměřené vlastní časy stykače V100E Teplota kontaktů a jejich vizuální kontrola Oteplení kontaktů se měřilo pomocí laboratorního teploměru po ustálení teploty na proudovodné dráze. Měřící sonda byla přivedena přímo na kontakty stykače, po rozebrání kontaktní dráhy. Všechny naměřené hodnoty jsou v tabulkách 5. a 6. Toto měření bylo pouze informativní, zda nedošlo během provozu k vyhřátí kontaktů na stykači. U stříbrných kontaktů by provozní teplota neměla přesáhnout 70 C při teplotě okolí 35 C. Obrázek 31: Kontakty stykače V100E - v provozu Obrázek 32: Kontakty stykače V100E - v provozu 55

65 Obrázek 33: Kontakty stykače V100E - nepoužívaný Obrázek 34: Kontakty stykače V100E - nepoužívaný Obrázek 35: Kontakty stykače C72 56